November 3, 2022
일부 속성을 개선하고 향상시키기 위해강철합금 원소라고 하는 제련 과정에서 의도적으로 추가된 원소를 몇 가지 특별한 특성을 얻도록 합니다.일반적인 합금 원소는 크롬, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 바나듐, 티타늄, 니오븀, 지르코늄, 코발트, 실리콘, 망간, 알루미늄, 구리, 붕소, 희토류 등입니다.인, 황, 질소도 어떤 경우에는 합금으로 작용합니다.
(1) 크롬(Cr)
크롬은 강철의 경화성을 증가시킬 수 있고 2차 경화 효과가 있으며 강철을 취성으로 만들지 않고 탄소강의 경도 및 내마모성을 향상시킬 수 있습니다.함량이 12%를 초과하면 강철의 내산화성 및 고온 내식성이 우수하고 강철의 열강도도 증가합니다.크롬은 스테인리스강 내산강과 내열강의 주요 합금 원소입니다.
크롬은 압연 상태에서 탄소강의 강도와 경도를 향상시키고 단면의 신장 및 수축을 감소시킬 수 있습니다.크롬 함량이 15%를 초과하면 강도와 경도가 감소하고 그에 따라 연신율과 단면 수축이 증가합니다.크롬강을 함유한 부품은 연삭으로 표면 가공 품질을 높이기 쉽습니다.
템퍼링된 구조에서 크롬의 주요 역할은 담금질 및 템퍼링 후 강철이 더 나은 포괄적인 기계적 특성을 갖도록 담금질성을 개선하는 것입니다. .
크롬을 함유한 스프링강은 열처리 중 탈탄이 쉽지 않습니다.크롬은 공구강의 내마모성, 경도 및 경도를 향상시킬 수 있으며 템퍼링 안정성이 좋습니다.크롬은 전열 합금의 내산화성, 저항 및 강도를 향상시킬 수 있습니다.
(2) 니켈
니켈은 강철에서 페라이트를 강화하고 펄라이트를 정제하는데 전체적인 효과는 강도를 높이는 것이지만 가소성에는 큰 영향을 미치지 않습니다.일반적으로 말해서 일정량의 니켈은 강재의 강도를 향상시킬 수 있지만 템퍼링 처리 없이 압연, 노멀라이즈 또는 어닐링할 때 저탄소강의 인성을 크게 감소시키지는 않습니다.통계에 따르면 니켈이 1% 증가할 때마다 29.4Pa의 강도가 향상될 수 있습니다.니켈 함량이 증가함에 따라 강철의 항복은 인장 강도보다 빠르게 증가하므로 니켈 함유 강철의 비율은 일반 탄소강보다 높습니다.니켈은 강철의 강도를 향상시킬 수 있지만 강철의 인성, 가소성 및 기타 공정 특성에 대한 손상은 다른 합금 원소보다 적습니다.중간 탄소강의 경우 니켈이 펄라이트 전이 온도를 낮추기 때문에 펄라이트가 얇아집니다.니켈은 공석점에서 탄소 함량을 감소시키기 때문에 동일한 탄소 함량을 가진 탄소강보다 펄라이트가 더 많이 존재하므로 니켈을 함유한 펄라이트 페라이트강은 동일한 탄소 함량을 갖는 탄소강보다 더 높은 강도를 갖게 됩니다.반대로, 강재의 강도가 동일하면 니켈 함유 강의 탄소 함량을 적절하게 감소시킬 수 있어 강재의 인성 및 가소성을 향상시킬 수 있다.니켈은 피로에 대한 강철의 저항을 향상시키고 노치에 대한 강철의 감도를 감소시킬 수 있습니다.니켈은 저온강에서 매우 중요한 저온강의 취성 전이 온도를 감소시킵니다.-100℃에서 3.5% 니켈을 함유한 강철을 사용할 수 있고 -196℃에서 9% 니켈을 함유한 강철을 사용할 수 있습니다.니켈은 크리프에 대한 강의 저항을 증가시키지 않으므로 일반적으로 열간 강도 강의 강화 요소로 사용되지 않습니다.
니켈 함량이 높은 Fe-Ni 합금의 선팽창 계수는 니켈 함량의 증가 또는 감소에 따라 크게 변합니다.이 특성을 사용하여 매우 낮거나 일정한 선형 팽창 계수를 갖는 정밀 합금 및 바이메탈 재료를 설계하고 생산할 수 있습니다.
또한, 강철에 첨가되는 니켈은 내산성뿐만 아니라 내알칼리성, 대기 및 염분에 대한 내식성이며, 니켈은 스테인리스 내산강에서 중요한 요소 중 하나입니다.
(3) 몰리브덴(Mo)
강철의 몰리브덴은 경화성 및 열 강도를 개선하고, 템퍼링 취성을 방지하고, 잔류성 및 보자력 및 일부 매체의 내식성을 증가시킬 수 있습니다.
강화 된 강철에서 몰리브덴은 더 큰 섹션의 부품을 깊게 담금질하고, 담금질하고, 내화성 또는 강철의 템퍼링 안정성을 향상시켜 부품을 더 높은 온도에서 템퍼링하여 잔류 응력을 보다 효과적으로 제거(또는 감소)시킬 수 있습니다. , 가소성을 향상시킵니다.
침탄 강에서 위의 효과 외에도 몰리브덴은 탄화물이 침탄 층의 결정립계에 연속 네트워크를 형성하는 경향을 줄이고 침탄 층의 잔류 오스테나이트를 감소시키며 상대적으로 표면의 내마모성을 증가시킬 수 있습니다. 층.
단조 금형에서 몰리브덴은 또한 강철이 비교적 안정적인 경도를 유지하고 변형을 증가시킬 수 있습니다.균열 및 마모에 대한 내성.
스테인리스 내산강에서 몰리브덴은 유기산(예: 개미산, 아세트산, 옥살산 등), 과산화수소, 황산, 아황산염, 황산염, 산성 염료, 표백제 등의 내식성을 더욱 향상시킬 수 있습니다. 특히, 몰리브덴을 첨가하여 염화물 이온의 존재로 인한 점 부식 경향을 방지합니다.
W12Cr4V4Mo 몰리브덴을 약 1% 함유한 고속강은 내마모성, 강화 경도 및 적색 경도를 가지고 있습니다.
(4) 텅스텐(W)
강철에서 탄화물을 형성하는 것 외에도 텅스텐은 부분적으로 철에 용해되어 고용체를 형성합니다.그 작용은 몰리브덴과 유사하며 질량 분율 계산에 따르면 일반적인 효과는 몰리브덴만큼 중요하지 않습니다.강철에서 텅스텐의 주요 샘플은 탄화물 형성으로 인한 템퍼링 안정성, 적색 경도, 열 강도 및 내마모성을 증가시키는 것입니다.따라서 주로 고속강, 열간 단조 금형과 같은 공구강에 사용됩니다.강철등등.
텅스텐은 고품질 스프링 강에서 내화 탄화물을 형성합니다.고온에서 템퍼링하면 탄화물의 축적 과정이 쉬워지고 고온 강도를 유지할 수 있습니다.텅스텐은 또한 과열에 대한 강철의 감도를 감소시키고 경화성을 증가시키며 경도를 증가시킵니다.열간 압연 후 65SiMnWA 스프링 강은 공랭 후 경도가 높습니다.단면이 50mm2인 스프링강은 오일로 담금질할 수 있으며 큰 하중, 내열성(350℃ 이하) 및 충격에 견디는 중요한 스프링으로 사용할 수 있습니다.30W4Cr2VA 고강도 내열 스프링강, 큰 담금질, 1050 ~ 1100℃ 담금질, 550 ~ 650℃ 템퍼링 인장 강도 1470 ~ 1666Pa.고온(500℃ 이하) 조건에서 스프링 제조에 주로 사용됩니다.
텅스텐을 첨가하면 강의 내마모성과 가공성을 크게 향상시킬 수 있기 때문에 텅스텐은 합금 공구강의 주요 요소입니다.
(5) 바나듐(V)
바나듐은 탄소, 암모니아 및 산소와 강한 친화력을 가지며 이들과 안정한 화합물을 형성합니다.바나듐은 주로 강철에 탄화물 형태로 존재합니다.주요 기능은 강철의 구조와 입자를 미세화하고 강철의 강도와 인성을 향상시키는 것입니다.고온에서 고용체에 용해되면 경화성을 증가시킵니다.반대로 탄화물 형태의 경우 경화성을 감소시킨다.바나듐은 경화강의 템퍼링 안정성을 높이고 2차 경화 효과를 나타냅니다.고속 공구강을 제외한 강철의 바나듐 함량은 일반적으로 0.5% 이하입니다.
일반적인 저탄소 합금에서강철, 바나듐은 결정립을 미세화하고 정규화 후 강도 및 항복비를 증가시키고 저온에서 강의 용접 성능을 향상시킬 수 있습니다.
일반적인 열처리 조건으로 인해 합금 구조용 강재의 바나듐은 경화성을 감소 시키므로 구조용 강 및 망간, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐 및 기타 원소에 자주 사용됩니다.강화 강철의 바나듐은 주로 강철의 강도와 항복비를 향상시키고 입자를 미세화하고 과열의 감도를 선택합니다.침탄 강은 결정립을 미세화 할 수 있으며 강은 2 차 담금질없이 침탄 후 직접 담금질 할 수 있습니다.
스프링 강 및 베어링 강에서 바나듐은 강도 및 항복비, 특히 비례 한계 및 탄성 한계를 향상시키고 열처리 중 탈탄소 감도를 감소시켜 표면 품질을 향상시킬 수 있습니다.바나듐, 높은 탄산 분산, 좋은 성능을 포함하는 5 크롬 베어링 강.
공구강의 바나듐은 입자를 미세화하고 과열 민감도를 줄이며 템퍼링 안정성과 내마모성을 증가시켜 공구 수명을 연장합니다.
(6) 티타늄(Ti)
티타늄은 질소, 산소, 탄소와 친화력이 강하고, 철보다 황과 친화력이 강하다.따라서 좋은 탈산제이며 질소와 탄소를 고정하는데 효과적인 원소입니다.티타늄은 강력한 탄화물 형성 요소이지만 다른 요소와 결합하여 복잡한 화합물을 형성하지 않습니다.티타늄 카바이드 결합력은 강하고 안정적이며 쉽게 분해되지 않으며 강철에서 1000℃ 이상으로 가열하면 서서히 고용체로 용해될 수 있습니다.티타늄 카바이드 입자는 용해되기 전에 입자 성장을 방지하는 효과가 있습니다.티타늄과 탄소 사이의 친화력이 크롬과 탄소 사이의 친화력보다 훨씬 크기 때문에 티타늄은 일반적으로 스테인리스강에서 탄소를 고정하여 결정립계에서 크롬 희석을 제거하여 강철의 입계 부식을 제거하거나 감소시키는 데 사용됩니다. .
티타늄은 또한 강철의 A1 및 A3 온도를 크게 높이는 강력한 페라이트 형성 요소 중 하나입니다.티타늄은 일반적인 저합금강의 가소성과 인성을 향상시킬 수 있습니다.티타늄은 질소와 황을 고정시켜 티타늄 카바이드를 형성하여 강재의 강도를 높인다.결정립 미세화를 정상화한 후 탄화물을 침전시키면 강의 가소성과 충격 인성을 크게 향상시킬 수 있습니다.티타늄을 함유한 합금 구조용 강재는 기계적 물성과 가공성이 우수하지만 가장 큰 단점은 경화성이 약간 떨어진다는 것입니다.
고 크롬 스테인리스 강은 일반적으로 티타늄 탄소 함량의 약 5 배를 추가해야하며 내식성 (주로 입계 내식성)과 강인성을 향상시킬 수 있습니다.또한 고온에서 강의 결정립 성장 경향을 방지하고 강의 용접 성능을 향상시킬 수 있습니다.
(7) 니오븀/콜탄(Nb/Cb)
니오븀은 종종 콜탄 및 탄탈륨과 공존하며 강철에서의 역할도 비슷합니다.니오븀과 탄탈륨은 고용체에 부분적으로 용해되어 고용체를 강화합니다.강철의 담금질 능력은 오스테나이트에 용해될 때 크게 향상될 수 있습니다.그러나 탄화물 및 산화물 입자의 형태로 입자를 미세화하고 강의 경화성을 감소시킵니다.강철의 템퍼링 안정성을 증가시킬 수 있으며 2차 경화의 효과가 있습니다.미량의 니오븀은 가소성이나 인성에 영향을 주지 않고 강철의 강도를 향상시킬 수 있습니다.결정립 미세화 효과로 인해 강의 충격 인성이 향상되고 취성 전이 온도가 감소할 수 있습니다.함량이 탄소의 8배 이상인 경우 강재의 거의 모든 탄소를 고정할 수 있으므로 강재의 내수소성이 우수합니다.산화 매체에 의한 오스테나이트계 강의 입계 부식을 방지할 수 있습니다.탄소 고정 및 석출 경화로 인해 크리프 강도와 같은 열간 강도 강의 고온 특성이 향상될 수 있습니다.
니오븀은 건설에 사용되는 일반적인 저합금강에서 항복 강도와 충격 인성을 개선하고 취성 전이 온도를 낮출 수 있습니다.침탄 및 템퍼링 합금 구조용 강재의 담금질성을 증가시킵니다.강철의 인성과 저온 성능을 향상시킵니다.저탄소 마르텐사이트 내열 스테인리스강의 공기 경화를 줄이고 취성을 강화하고 템퍼링하는 것을 방지하며 크리프 강도를 향상시킬 수 있습니다.
(8) 지르코늄(Zr)
지르코늄은 강한 탄화물 형성 요소이며 강철에서의 역할은 니오븀, 탄탈륨, 바나듐과 유사합니다.소량의 지르코늄을 첨가하면 입자의 가스를 제거, 정제 및 정제하는 효과가 있어 철강의 저온 성능과 스탬핑 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다.가스 엔진 및 탄도 미사일 구조용 초고강도 강철 및 니켈 기반 초합금의 제조에 자주 사용됩니다.
(9) 코발트
코발트는 주로 특수강 및 합금에 사용됩니다.코발트를 함유한 고속강은 고온경도를 가지며, 동시에 몰리브덴을 마르텐사이트 시효강에 첨가하여 초고경도 및 우수한 종합 기계적 특성을 얻을 수 있습니다.또한 코발트는 열간강도강 및 자성재료의 중요한 합금원소입니다.
코발트는 강철의 경화성을 감소시키므로 탄소강만 추가하면 강화 강철의 전반적인 기계적 특성이 감소합니다.코발트는 페라이트를 강화시킬 수 있으며 탄소강에 첨가하면 소둔 또는 노멀라이즈된 상태의 강의 경도, 항복점 및 인장강도를 향상시킬 수 있으며 신장 및 단면 수축에 악영향을 미칩니다.충격 인성은 코발트 함량이 증가함에 따라 감소합니다.코발트는 내산화성 때문에 내열강 및 합금에 사용됩니다.코발트 기반 합금 가스 터빈은 독특한 역할을 보여줍니다.
