Επιδράσεις διαφόρων στοιχείων στη χύτευση εξαρτημάτων από χάλυβα μαγγανίου

Διαφορετικά στοιχεία έχουν διαφορετικές λειτουργίες στη χύτευση χάλυβα μαγγανίου. Υπάρχουν ορισμένες επιδράσεις διαφόρων στοιχείων στη χύτευση εξαρτημάτων από χάλυβα μαγγανίου.

Επίδραση στοιχείων άνθρακα σε εξαρτήματα από χάλυβα μαγγανίου

Ο άνθρακας  είναι ένα από τα δύο πιο σημαντικά στοιχεία στους χάλυβες μαγγανίου μαζί με το μαγγάνιο. Οι χάλυβες μαγγανίου είναι ένα υπερκορεσμένο διάλυμα άνθρακα. Για τις περισσότερες τυπικές ποιότητες χάλυβα μαγγανίου, ο άνθρακας και το μαγγάνιο βρίσκονται σε κατά προσέγγιση αναλογία Mn/C=10. Αυτοί οι χάλυβες, επομένως, είναι τυπικά 12% Mn και 1,2% C. Αυτή η αναλογία δημιουργήθηκε κυρίως από πρώιμους περιορισμούς παραγωγής χάλυβα και η σταθερή αναλογία δεν έχει πραγματική σημασία. Η αύξηση της περιεκτικότητας σε άνθρακα αυξάνει την αντοχή διαρροής και μειώνει την ολκιμότητα. Δείτε παρακάτω το σχήμα για τις επιπτώσεις της αύξησης της περιεκτικότητας σε άνθρακα στις ιδιότητες του χάλυβα μαγγανίου 13%.

Ωστόσο, η κύρια σημασία της αυξημένης περιεκτικότητας σε άνθρακα είναι η αύξηση της αντίστασης στη φθορά, βλέπε παρακάτω. Οι περισσότεροι χάλυβες μαγγανίου χρησιμοποιούνται σε καταστάσεις τριβής και φθοράς υψηλής πρόσκρουσης, έτσι οι κατασκευαστές προσπαθούν να μεγιστοποιήσουν την περιεκτικότητα σε άνθρακα. Υπάρχουν πρακτικά όρια και καθώς η περιεκτικότητα σε άνθρακα υπερβαίνει το 1,3% η πυρόλυση και τα αδιάλυτα όρια των καρβιδίων των κόκκων γίνονται πιο διαδεδομένα. Οι υψηλής ποιότητας χάλυβες μαγγανίου, αυτοί με υψηλή περιεκτικότητα σε μαγγάνιο, έχουν ωθήσει το ανώτερο όριο άνθρακα πολύ πέρα ​​από το 1,3%.

Επίδραση στοιχείων μαγγανίου σε εξαρτήματα από χάλυβα μαγγανίου

Το μαγγάνιο είναι ένας σταθεροποιητής ωστενίτη και καθιστά δυνατή αυτή την οικογένεια κραμάτων. Μειώνει τη θερμοκρασία μετασχηματισμού ωστενίτη σε φερρίτη και επομένως βοηθά στη διατήρηση μιας πλήρως ωστενιτικής δομής σε θερμοκρασία δωματίου. Τα κράματα με 13% Mn και 1,1% C έχουν θερμοκρασίες έναρξης μαρτενσίτη κάτω από -328°F. Το κατώτερο όριο για την περιεκτικότητα σε μαγγάνιο στον απλό ωστενιτικό χάλυβα μαγγανίου είναι κοντά στο 10%. Τα αυξανόμενα επίπεδα μαγγανίου τείνουν να αυξάνουν τη διαλυτότητα του αζώτου και του υδρογόνου στον χάλυβα. Κράματα υψηλής ποιότητας με υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα και πρόσθετα στοιχεία κράματος υπάρχουν με επίπεδα μαγγανίου από 16-25% μαγγάνιο. Αυτά τα κράματα είναι ιδιοκτησία των κατασκευαστών τους.

Επίδραση στοιχείου πυριτίου σε εξαρτήματα από χάλυβα μαγγανίου

Περιεκτικότητα σε πυρίτιο έως και 1% θεωρείται συνήθως ασφαλής στους χάλυβες μαγγανίου, αλλά το πυρίτιο δεν ασκεί αξιοσημείωτη επίδραση στις μηχανικές ιδιότητες. Με περιεκτικότητα σε πυρίτιο 2,2%, η Avery έχει δείξει απότομη μείωση της αντοχής και της ολκιμότητας. Οι περισσότεροι από τους αναφερόμενους πειραματισμούς έχουν γίνει με μικρά μεγέθη τομών μικρότερη από 1 ίντσα όταν λαμβάνεται υπόψη η περιεκτικότητα σε πυρίτιο και τα μεγέθη βαρύτερων τομών, η αντοχή κρούσης μπορεί να μειωθεί σημαντικά με την αύξηση της περιεκτικότητας σε πυρίτιο. Δείτε την παρακάτω εικόνα για το αποτέλεσμα της προσθήκης 1,5% Si σε μέγεθος τμήματος 6 ιντσών.

Τα δεδομένα δείχνουν 75% μείωση της ενέργειας κρούσης όταν το πυρίτιο αυξάνεται σε αυτό το επίπεδο. Συνιστάται να διατηρείτε τα επίπεδα πυριτίου στον χάλυβα μαγγανίου χαμηλά, σε λιγότερο από 0,6% πυρίτιο όταν παράγονται μεγέθη τομέων άνω της 1 ίντσας.

Επίδραση στοιχείου χρωμίου σε εξαρτήματα από χάλυβα μαγγανίου

Το χρώμιο χρησιμοποιείται για την αύξηση της αντοχής σε εφελκυσμό και της αντίστασης ροής των χαλύβων μαγγανίου. Συχνά χρησιμοποιούνται προσθήκες έως και 3,0%. Το χρώμιο αυξάνει τη σκληρότητα της ανόπτησης με διάλυμα και μειώνει τη σκληρότητα του χάλυβα μαγγανίου. Το χρώμιο δεν αυξάνει το μέγιστο επίπεδο σκληρότητας κατά την εργασία ή τον ρυθμό σκλήρυνσης της παραμόρφωσης. Οι ποιότητες που φέρουν χρώμιο απαιτούν υψηλότερες θερμοκρασίες θερμικής επεξεργασίας καθώς τα καρβίδια του χρωμίου είναι πιο δύσκολο να διαλυθούν στο διάλυμα. Σε ορισμένες εφαρμογές, το χρώμιο μπορεί να είναι ευεργετικό, αλλά σε πολλές εφαρμογές, δεν υπάρχει κανένα όφελος από την προσθήκη χρωμίου στον χάλυβα μαγγανίου.

Επίδραση στοιχείων νικελίου σε εξαρτήματα από χάλυβα μαγγανίου

Το νικέλιο είναι ένας ισχυρός σταθεροποιητής ωστενίτη. Το νικέλιο μπορεί να αποτρέψει μετασχηματισμούς και καθίζηση καρβιδίου ακόμη και σε μειωμένους ρυθμούς ψύξης κατά τη διάρκεια της απόσβεσης. Αυτό μπορεί να κάνει ένα νικέλιο μια χρήσιμη προσθήκη σε προϊόντα που έχουν μεγάλα μεγέθη τμημάτων. Η αύξηση της περιεκτικότητας σε νικέλιο συνδέεται με αυξημένη σκληρότητα, ελαφρά πτώση της αντοχής σε εφελκυσμό και δεν έχει καμία επίδραση στην αντοχή διαρροής. Το νικέλιο χρησιμοποιείται επίσης στη συγκόλληση υλικών πλήρωσης για χάλυβες μαγγανίου για να επιτρέψει στο υλικό που εναποτίθεται να είναι απαλλαγμένο από καρβίδια. Είναι χαρακτηριστικό να υπάρχουν χαμηλότερα επίπεδα άνθρακα σε αυτά τα υλικά μαζί με το αυξημένο νικέλιο για να παραχθεί το επιθυμητό αποτέλεσμα.

Επίδραση στοιχείων μολυβδαινίου σε εξαρτήματα από χάλυβα μαγγανίου

Οι προσθήκες μολυβδαινίου στους χάλυβες μαγγανίου έχουν ως αποτέλεσμα αρκετές αλλαγές. Πρώτον, η θερμοκρασία εκκίνησης του μαρτενσίτη μειώνεται, κάτι που σταθεροποιεί περαιτέρω τον ωστενίτη και επιβραδύνει την καθίζηση καρβιδίου. Στη συνέχεια, οι προσθήκες μολυβδαινίου αλλάζουν τη μορφολογία των καρβιδίων που σχηματίζονται κατά την αναθέρμανση αφού το υλικό έχει υποστεί επεξεργασία διαλύματος. Συνήθως σχηματίζονται οριακά φιλμ κόκκων από βελονοειδή καρβίδια, αλλά μετά την προσθήκη μολυβδαινίου τα καρβίδια που καθιζάνουν συνενώνονται και διασκορπίζονται μέσω των κόκκων. Το αποτέλεσμα αυτών των αλλαγών είναι ότι η σκληρότητα του χάλυβα βελτιώνεται με την προσθήκη μολυβδαινίου. Ένα άλλο πλεονέκτημα των προσθηκών μολυβδαινίου μπορεί να είναι οι βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες ως χυτευμένες. Αυτό μπορεί να είναι ένα πραγματικό όφελος κατά την παραγωγή χύτευσης. Σε υψηλότερες ποιότητες άνθρακα, το μολυβδαίνιο θα αυξήσει την τάση για αρχική σύντηξη, επομένως πρέπει να ληφθεί μέριμνα για να αποφευχθεί αυτό, καθώς οι προκύπτουσες μηχανικές ιδιότητες θα μειωθούν σημαντικά.

Το μολυβδαίνιο είναι ευεργετικό όταν πρόκειται να παραχθούν πολύ βαριά πάχη διατομών σε χάλυβα μαγγανίου. Πρόκειται για τμήματα που ξεπερνούν τις 6 ίντσες και ειδικά εκείνα που έχουν μέγεθος τομής άνω των 10 ιντσών.
Αυτά τα μεγέθη τμημάτων μπορούν να βρεθούν σε μεγάλους μανδύες πρωτεύοντος περιστροφικού θραυστήρα και χυτές μήτρες χονδρών σιαγόνων. Για αυτά τα προϊόντα χύτευσης, συνιστάται η προσθήκη μολυβδαινίου στην περιοχή από 0,9% έως 1,2% ενώ μειώνεται η περιεκτικότητα σε άνθρακα σε 0,9% έως 1,0%. Το μολυβδαίνιο είναι ευεργετικό όταν πρόκειται να παραχθούν πολύ βαριά πάχη διατομών σε χάλυβα μαγγανίου. Πρόκειται για τμήματα που ξεπερνούν τις 6 ίντσες και ειδικά εκείνα που έχουν μέγεθος τομής άνω των 10 ιντσών. Αυτά τα μεγέθη τμημάτων μπορούν να βρεθούν σε μεγάλους μανδύες πρωτεύοντος περιστροφικού θραυστήρα και χυτές μήτρες χονδρών σιαγόνων. Για αυτά τα προϊόντα χύτευσης, συνιστάται η προσθήκη μολυβδαινίου στην περιοχή από 0,9% έως 1,2% ενώ μειώνεται η περιεκτικότητα σε άνθρακα σε 0,9% έως 1,0%.

Επίδραση στοιχείων αλουμινίου σε εξαρτήματα από χάλυβα μαγγανίου

Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται για την αποξείδωση του χάλυβα μαγγανίου, το οποίο μπορεί να αποτρέψει την οπή καρφίτσας και άλλα ελαττώματα αερίου. Είναι χαρακτηριστικό να χρησιμοποιείτε προσθήκες 3 λίβρες/τόνο στην κουτάλα. Η αύξηση της περιεκτικότητας σε αλουμίνιο μειώνει τις μηχανικές ιδιότητες του χάλυβα μαγγανίου ενώ αυξάνει την ευθραυστότητα και το θερμό σχίσιμο. Στην πράξη, συνιστάται να διατηρούνται τα υπολείμματα αλουμινίου αρκετά χαμηλά για τις περισσότερες ποιότητες χάλυβα μαγγανίου. Νέα υλικά που περιέχουν υψηλά επίπεδα αλουμινίου και περίπου 30% μαγγάνιο αναπτύσσονται για εφαρμογές υψηλής αντοχής και ευαίσθητες στο βάρος. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η χαμηλή πυκνότητα του αλουμινίου χρησιμοποιείται για τη μείωση της πυκνότητας του προκύπτοντος κράματος.

Επίδραση στοιχείου τιτανίου σε εξαρτήματα από χάλυβα μαγγανίου

Το τιτάνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποξείδωση του χάλυβα μαγγανίου. Επιπλέον, το τιτάνιο μπορεί να συνδέσει το αέριο άζωτο σε νιτρίδια τιτανίου. Αυτά τα νιτρίδια είναι σταθερές ενώσεις σε θερμοκρασίες παραγωγής χάλυβα. Μόλις δεθεί, το άζωτο δεν είναι πλέον διαθέσιμο για να προκαλέσει τρύπημα καρφίτσας στα χυτά. Το τιτάνιο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση του μεγέθους των κόκκων, αλλά το αποτέλεσμα είναι ελάχιστο σε βαρύτερα τμήματα.

Επίδραση στοιχείου δημητρίου σε εξαρτήματα από χάλυβα μαγγανίου

Το δημήτριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση του μεγέθους των κόκκων των χαλύβων μαγγανίου. Οι ενώσεις του δημητρίου έχουν χαμηλότερη απόρριψη στον ωστενιτικό χάλυβα μαγγανίου σε σχέση με άλλες ενώσεις και επομένως θα πρέπει να το κάνουν καλύτερο διυλιστή κόκκων για αυτό το κράμα. Καταστέλλει επίσης την κατακρήμνιση καρβιδίου στα όρια των κόκκων, η οποία ενισχύει τα όρια των κόκκων. Οι αντοχές κρούσης αναφέρονται επίσης ως βελτιωμένες για χάλυβες μαγγανίου που είναι κραματοποιημένοι με δημήτριο.

Επίδραση στοιχείων φωσφόρου σε εξαρτήματα από χάλυβα μαγγανίου

Ο φώσφορος είναι πολύ επιβλαβής για τον χάλυβα μαγγανίου. Σχηματίζει μια αδύναμη ευτηκτική μεμβράνη φωσφολιπιδίων στα όρια των κόκκων ωστενίτη. Ο φώσφορος είναι δύσκολο να αφαιρεθεί από τους μαγγανιούχους χάλυβες και η πιο αποτελεσματική μέθοδος για τον έλεγχό του είναι η προσεκτική επιλογή υλικών γόμωσης. Το ASTM A128 ορίζει μέγιστο φωσφόρο 0,07%, αλλά συνιστάται να διατηρείται το επίπεδο φωσφόρου πολύ κάτω από αυτό το επίπεδο όταν παράγεται χάλυβας μαγγανίου υψηλής ποιότητας.

Επίδραση στοιχείου θείου σε εξαρτήματα από χάλυβα μαγγανίου

Το θείο, αν και δεν είναι όφελος στους περισσότερους χάλυβες, προκαλεί λίγα προβλήματα στους χάλυβες μαγγανίου. Τα υψηλά επίπεδα μαγγανίου κρατούν το θείο δεσμευμένο σε εγκλείσματα θειούχου μαγγανίου σφαιροειδούς τύπου.

Επίδραση στοιχείου βορίου σε εξαρτήματα από χάλυβα μαγγανίου

Το βόριο έχει χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ραφιναρίσματος κόκκων σε χάλυβες μαγγανίου. Καθώς τα επίπεδα του βορίου αυξάνονται, ωστόσο, ένα εύθραυστο ευτηκτικό καρβίδιο βοριδίου κατακρημνίζεται στα όρια των κόκκων. Το βόριο επιταχύνει επίσης την αποσύνθεση του ωστενίτη εάν ο χάλυβας μαγγανίου ξαναθερμανθεί, γεγονός που καθιστά το υλικό μη συγκολλήσιμο. Δεν συνιστάται η χρήση βορίου σε χάλυβες μαγγανίου.

Mr. Nick Sun     [email protected]