Efectele diferitelor elemente în turnarea pieselor din oțel cu mangan

Elementele diferite au funcții diferite în turnarea oțelului cu mangan. Există unele efecte ale diferitelor elemente în turnarea pieselor din oțel cu mangan.

Efectul elementului de carbon în piesele din oțel cu mangan

Carbonul  este unul dintre cele mai importante două elemente din oțelurile cu mangan, alături de mangan. Oțelurile cu mangan sunt o soluție suprasaturată de carbon. Pentru majoritatea tipurilor standard de oțel cu mangan, carbonul și manganul sunt într-un raport aproximativ de Mn/C=10. Prin urmare, aceste oțeluri sunt de obicei de 12% Mn și 1,2% C. Acest raport a fost stabilit în principal de limitările timpurii ale producției de oțel, iar raportul fix nu are o semnificație reală. Creșterea conținutului de carbon crește forța de curgere și scade ductilitatea. Vezi figura de mai jos pentru efectele creșterii conținutului de carbon asupra proprietăților oțelului cu mangan de 13%.

Semnificația principală a creșterii conținutului de carbon este totuși creșterea rezistenței la uzură la uzură, vezi mai jos. Cele mai multe oțeluri cu mangan sunt folosite în situații de abraziune și uzură la impact puternic, astfel încât producătorii încearcă să maximizeze conținutul de carbon. Există limite practice și, pe măsură ce conținutul de carbon depășește 1,3%, fisurarea și carburile nedizolvate la granițele devin mai răspândite. Calitățile premium ale oțelurilor cu mangan, cele cu conținut ridicat de mangan, au împins limita superioară de carbon cu mult peste 1,3%.

Efectul elementului de mangan în piesele din oțel cu mangan

Manganul este un stabilizator de austenită și face posibilă această familie de aliaje. Scade temperatura de transformare a austenitei în ferită și, prin urmare, ajută la menținerea unei structuri complet austenitice la temperatura camerei. Aliajele cu 13% Mn și 1,1% C au temperaturi de pornire a martensitei sub -328°F. Limita inferioară pentru conținutul de mangan în oțelul austenitic cu mangan simplu este aproape de 10%. Creșterea nivelului de mangan tinde să crească solubilitatea azotului și a hidrogenului în oțel. Aliaje premium cu conținut mai mare de carbon și elemente de aliaj adiționale există cu niveluri de mangan de la 16-25% mangan. Aceste aliaje sunt proprietatea producătorilor lor.

Efectul elementului de siliciu în piesele din oțel cu mangan

Conținutul de siliciu de până la 1% este de obicei considerat sigur în oțelurile cu mangan, dar siliciul nu exercită nicio influență vizibilă asupra proprietăților mecanice. La un conținut de siliciu de 2,2%, Avery a arătat o reducere bruscă a rezistenței și a ductilității. Cea mai mare parte a experimentelor raportate a fost făcută cu dimensiuni de secțiuni mici de mai puțin de 1 inch, când se ia în considerare conținutul de siliciu și dimensiunile secțiunilor mai grele, rezistența la impact poate fi redusă sever odată cu creșterea conținutului de siliciu. Consultați imaginea următoare pentru efectul de adăugare a 1,5% Si la o dimensiune a secțiunii de 6 inci.

Datele arată o reducere cu 75% a energiei de impact atunci când siliciul este crescut la acest nivel. Se recomandă menținerea nivelului de siliciu din oțelul mangan scăzut, la mai puțin de 0,6% siliciu atunci când se produc dimensiuni de secțiuni de peste 1 inch.

Efectul elementului de crom în piesele din oțel cu mangan

Cromul este folosit pentru a crește rezistența la tracțiune și rezistența la curgere a oțelurilor cu mangan. Sunt adesea folosite adaosuri de până la 3,0%. Cromul crește duritatea recoaptă în soluție și scade duritatea oțelului cu mangan. Cromul nu crește nivelul maxim de duritate întărit la lucru sau rata de întărire prin deformare. Calitățile pentru rulmenți de crom necesită temperaturi mai ridicate de tratament termic, deoarece carburile de crom sunt mai greu de dizolvat în soluție. În unele aplicații, cromul poate fi benefic, dar în multe aplicații nu există niciun beneficiu în adăugarea cromului în oțelul cu mangan.

Efectul elementului de nichel în piesele din oțel cu mangan

Nichelul este un stabilizator puternic de austenită. Nichelul poate preveni transformările și precipitarea carburilor chiar și la viteze de răcire reduse în timpul călirii. Acest lucru poate face din nichel un plus util în produsele care au dimensiuni mari de secțiune. Creșterea conținutului de nichel este asociată cu o duritate crescută, o scădere ușoară a rezistenței la tracțiune și nu are niciun efect asupra limitei de curgere. Nichelul este, de asemenea, utilizat la sudarea materialelor de umplutură pentru oțelurile cu mangan, pentru a permite materialului astfel depus să fie lipsit de carburi. Este tipic să existe niveluri mai scăzute de carbon în aceste materiale împreună cu nichel crescut pentru a produce rezultatul dorit.

Efectul elementului de molibden în piesele din oțel cu mangan

Adăugările de molibden la oțelurile cu mangan au ca rezultat mai multe modificări. În primul rând, temperatura de pornire a martensitei este scăzută, ceea ce stabilizează și mai mult austenita și întârzie precipitarea carburilor. În continuare, adaosurile de molibden modifică morfologia carburilor care se formează în timpul reîncălzirii după ce materialul a fost tratat cu soluție. În mod obișnuit, se formează pelicule limită de granule de carburi aciculare, dar după adăugarea de molibden, carburile care precipită sunt coalesce și dispersate prin boabe. Rezultatul acestor modificări este că duritatea oțelului este îmbunătățită prin adăugarea de molibden. Un alt beneficiu al adăugărilor de molibden poate fi îmbunătățirea proprietăților mecanice turnate. Acesta poate fi un beneficiu real în timpul producției de turnare. În grade mai mari de carbon, molibdenul va crește tendința de fuziune incipientă, așa că trebuie avut grijă pentru a evita acest lucru deoarece proprietățile mecanice rezultate vor fi semnificativ diminuate.

Molibdenul este benefic atunci când se produc grosimi foarte mari de secțiuni din oțel mangan. Acestea sunt secțiuni care depășesc 6 inci și în special cele care au o dimensiune de peste 10 inci.
Aceste dimensiuni de secțiuni pot fi găsite în mantale mari de concasor primar giratoriu și în piese turnate sub formă de falci groase. Pentru aceste piese turnate, se recomandă adăugarea de molibden în intervalul de la 0,9% la 1,2% în timp ce se reduce conținutul de carbon la 0,9% la 1,0%. Molibdenul este benefic atunci când se produc grosimi foarte mari de secțiuni din oțel mangan. Acestea sunt secțiuni care depășesc 6 inci și în special cele care au o dimensiune de peste 10 inci. Aceste dimensiuni de secțiuni pot fi găsite în mantale mari de concasor primar giratoriu și în piese turnate sub formă de falci groase. Pentru aceste piese turnate, se recomandă adăugarea de molibden în intervalul de la 0,9% la 1,2% în timp ce se reduce conținutul de carbon la 0,9% la 1,0%.

Efectul elementului de aluminiu în piesele din oțel cu mangan

Aluminiul este folosit pentru a dezoxida oțelul cu mangan, ceea ce poate preveni defectele orificiilor și alte gaze. Este tipic să folosiți adaosuri de 3 lbs/tonă în oală. Creșterea conținutului de aluminiu scade proprietățile mecanice ale oțelului cu mangan, crescând în același timp fragilitatea și ruperea la cald. În practică, este recomandabil să păstrați reziduurile de aluminiu destul de scăzute pentru majoritatea claselor de oțel cu mangan. Sunt dezvoltate noi materiale care conțin niveluri ridicate de aluminiu și aproximativ 30% mangan pentru aplicații de înaltă rezistență, sensibile la greutate. În aceste cazuri, densitatea scăzută a aluminiului este utilizată pentru a reduce densitatea aliajului rezultat.

Efectul elementului de titan în piesele din oțel cu mangan

Titanul poate fi folosit pentru dezoxidarea oțelului cu mangan. În plus, titanul poate lega azotul gazos în nitrururile de titan. Aceste nitruri sunt compuși stabili la temperaturile de fabricare a oțelului. Odată legat, azotul nu mai este disponibil pentru a provoca găuri de știft în piese turnate. Titanul poate fi folosit și pentru a rafina dimensiunea granulelor, dar efectul este minim în secțiunile mai grele.

Efectul elementului ceriu în piesele din oțel cu mangan

Ceriul poate fi folosit pentru a rafina granulația oțelurilor cu mangan. Compușii ceriului au o dezregistrare mai mică cu oțelul austenitic mangan decât alți compuși și, prin urmare, ar trebui să-l facă un rafinator de cereale mai bun pentru acest aliaj. De asemenea, suprimă precipitațiile de carbură la granițele de la granițele, ceea ce întărește limitele de cereale. Rezistența la impact este, de asemenea, raportată ca fiind îmbunătățită pentru oțelurile mangan aliate cu ceriu.

Efectul elementului fosfor în piesele din oțel cu mangan

Fosforul este foarte dăunător pentru oțelul mangan. Formează o peliculă eutectică slabă de fosfolipide la granițele de austenită. Fosforul este greu de îndepărtat din oțelurile cu mangan și cea mai eficientă metodă de control este selectarea atentă a materialelor de încărcare. ASTM A128 indică un maxim de fosfor de 0,07%, dar se recomandă menținerea nivelului de fosfor cu mult sub acest nivel atunci când se produce oțel mangan de înaltă calitate.

Efectul elementului sulf în piesele din oțel cu mangan

Sulful, deși nu este un beneficiu în majoritatea oțelurilor, cauzează puține probleme în oțelurile cu mangan. Nivelurile ridicate de mangan mențin sulful legat în incluziuni de sulfură de mangan de tip sferoidal.

Efectul elementului de bor în piesele din oțel cu mangan

Borul a fost folosit pentru a încerca să producă rafinarea cerealelor în oțelurile cu mangan. Pe măsură ce nivelurile de bor cresc, totuși, la limitele granulelor se precipită un eutectic de carbură de boruri fragile. Borul accelerează, de asemenea, descompunerea austenitei dacă oțelul cu mangan este reîncălzit, ceea ce face ca materialul să nu fie sudat. Nu se recomandă utilizarea borului în oțelurile cu mangan.

Mr. Nick Sun     [email protected]