강철에서 합금 원소의 역할(2)

(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.

(10) 실리콘(Si)

규소는 페라이트와 오스테나이트에 용해되어 강철의 경도와 강도를 향상시킬 수 있으며 그 역할은 인 다음으로 중요하며 망간, 니켈, 크롬, 텅스텐, 몰리브덴, 바나듐 및 기타 원소보다 강합니다.그러나 규소 함량이 3%를 초과하면 강의 연성 및 인성이 크게 저하됩니다.실리콘은 강재의 탄성한계, 항복강도 및 항복비(σs/σb), 피로강도 및 피로비(σ-1/σb)를 향상시킬 수 있습니다.이것이 규소 또는 규소 망간강을 스프링강으로 사용할 수 있는 이유입니다.

실리콘은 강철의 밀도, 열전도도 및 전기 전도성을 감소시킬 수 있습니다.페라이트 입자 조대화를 촉진하고 보자력을 감소시킬 수 있습니다.결정의 이방성을 감소시키는 경향이 있어 자화가 용이하고 자기저항이 감소하며 전기강판 생산에 사용될 수 있으므로 규소강판의 자기블록 손실이 낮다.실리콘은 페라이트의 자기 전도도를 향상시킬 수 있으므로 강판은 약한 자기장에서 더 높은 자기 감도를 갖습니다.그러나 실리콘은 강한 자기장에서 강철의 자기 감도를 감소시킵니다.실리콘은 강한 탈산성을 가지고 있어 철의 자기 노화 효과를 감소시킵니다.

규소를 함유한 강을 산화성 분위기에서 가열하면 표면에 SiO2막이 형성되어 고온에서 강재의 내산화성을 향상시킨다.

규소는 주강의 결정 성장을 촉진하고 가소성을 감소시킬 수 있습니다.규소강을 가열했을 때 더 빨리 냉각되면 열전도율이 낮아 강재 내부와 외부의 온도차가 커져 파단된다.

실리콘은 강철의 용접성을 감소시킬 수 있습니다.규소는 철보다 산소와 결합하는 성질이 강하기 때문에 용접 시 저융점 규산염이 발생하기 쉽고, 이는 용융 슬래그와 용융 금속의 유동성을 증가시켜 스패터 현상을 일으키고 용접 품질에 영향을 미칩니다.실리콘은 좋은 탈산제입니다.알루미늄 탈산을 사용할 때 일정량의 실리콘이 추가되어 탈산 속도를 크게 향상시킬 수 있습니다.철강에는 일정량의 규소가 있는데, 이는 철강을 만드는 과정에서 원료로 도입됩니다.끓는 강에서 실리콘은 <0.07%, 첨가하고자 하는 경우 제강시 페로실리콘 합금을 첨가한다.

(11) 망간(Mn)

망간은 좋은 탈산제 및 탈황제입니다.강철에는 일반적으로 일정량의 망간이 포함되어 있어 황으로 인한 강철의 열간 취성을 제거하거나 약화시켜 강철의 열간 가공 성능을 향상시킬 수 있습니다.

망간과 철에 의해 형성된 고용체는 강철의 페라이트와 오스테나이트의 경도와 강도를 향상시킵니다.동시에 탄화물에 의해 형성된 원소이며 일부 철 원자를 대체하기 위해 시멘타이트에 들어갑니다.망간은 펄라이트를 정제하는 역할을 하며, 강의 임계 전이 온도를 낮추어 펄라이트 강의 강도를 간접적으로 향상시키는 역할을 합니다.망간은 오스테나이트 구조를 안정화시키는 능력에서 니켈 다음으로 강하고 강철의 경화성을 강력하게 증가시킵니다.다양한 합금강은 2% 미만의 망간 및 기타 원소를 포함하여 만들어졌습니다.

망간은 풍부한 자원과 다양한 효율의 특성을 가지고 있으며 망간 함량이 높은 탄소 구조용 강재, 스프링 강재 등 널리 사용되어 왔습니다.

고 탄소 및 고 망간 마모 저항 강에서 망간 함량은 10 % ~ 14 %에 도달 할 수 있습니다.고용체 처리 후 인성이 좋습니다.충격에 의해 변형되면 변형으로 인해 표면층이 강화되고 내마모성이 높습니다.

망간과 황은 더 높은 융점으로 MnS를 형성하여 FeS로 인한 고온 취성 현상을 방지할 수 있습니다.망간은 강철의 결정립 조대화 및 템퍼 취성 민감도를 증가시키는 경향이 있습니다.제련, 단조 후 냉각이 적절하지 않으면 흰 반점이 생기기 쉽습니다.

(12) 알루미늄(Al)

알루미늄은 주로 곡물을 탈산 및 정제하는 데 사용됩니다.질화강에서 경질 내식성 질화층의 형성을 촉진합니다.알루미늄은 저탄소강의 노화를 억제하고 저온에서 강의 인성을 향상시킬 수 있습니다.함량이 높으면 강철의 산화성 산 및 H2S 가스의 내산화성 및 내식성을 향상시킬 수 있으며 강철의 전기 및 자기 특성을 향상시킬 수 있습니다.알루미늄은 강철의 용액 강화, 침탄 강철의 내마모성, 피로 강도 및 핵심 기계적 특성을 향상시키는 데 큰 역할을 합니다.

내화 합금에서 알루미늄과 니켈은 제련 강도를 향상시키기 위해 화합물을 형성합니다.알루미늄을 함유한 Fe-cr 알루미늄 합금은 저항이 거의 일정하고 고온에서 내산화성이 우수하여 전기야금 합금 재료 및 크롬 알루미늄 저항선으로 사용하기에 적합합니다.

일부 강의 탈산 시 알루미늄의 양이 너무 많으면 비정상적인 미세 조직이 생성되고 강의 흑연화 경향이 촉진됩니다.페라이트 및 펄라이트 강에서 높은 알루미늄 함량은 고온 강도와 인성을 감소시키고 제련, 주입 및 기타 측면에 약간의 어려움을 가져옵니다.

(13) 구리(Cu)

강철에서 구리의 뛰어난 역할은 일반 저합금강의 대기 내식성을 향상시키는 것입니다. 특히 인과 함께 사용할 때 구리를 첨가하면 강철의 강도와 항복비를 향상시킬 수 있지만 용접에는 악영향을 미치지 않습니다. 성능.0.20% ~ 0.50% 구리를 함유한 레일강(U-Cu)의 내식성 수명은 내마모성 외에도 일반 카본 레일의 2-5배입니다.

구리 함량이 0.75% 이상이면 용체화 처리 및 시효 후 시효 강화 효과를 나타낼 수 있습니다.낮은 함량에서 그 효과는 니켈과 유사하지만 약합니다.함량이 높으면 열간 변형 가공에 불리하고 열간 변형 가공 중에 구리 취성을 유발합니다.오스테나이트계 스테인리스강의 2%-3% 구리는 황산, 인산 및 염산의 부식과 응력 부식의 안정성에 저항할 수 있습니다.

(14) 붕소(B)

강철에서 붕소의 주요 기능은 강철의 경화성을 증가시켜 다른 희소 금속과 니켈, 크롬, 몰리브덴 등을 절약하는 것입니다. 이러한 목적을 위해 그 함량은 일반적으로 0.001%에서 0.005% 범위로 지정됩니다.니켈 1.6%, 크롬 0.3% 또는 몰리브덴 0.2%를 대체할 수 있습니다.몰리브덴은 템퍼링 취성을 방지하거나 감소시킬 수 있지만 붕소는 템퍼링 취성의 경향을 약간 촉진하므로 붕소로 완전히 대체될 수 없습니다.

붕소를 함유한 중간 탄소강은 담금질성 향상으로 인해 템퍼링 성능이 크게 향상된 후 20mm 이상의 강판 두께를 만들 수 있으므로 40Cr 대신 40B 및 40MnB 강을 사용할 수 있으며 대신 20Mn2TiB 강을 사용할 수 있습니다. 20CrMnTi 침탄 강철.그러나 붕소의 역할은 강철의 탄소 함량이 증가하고 붕소화 탄소강의 선택에서 약화되거나 심지어 사라지기 때문에 침탄 후 부품을 고려해야 하기 때문에 침탄층 경화성은 코어보다 낮을 것입니다. 이 기능의 강화 가능성.

스프링 강은 일반적으로 완전히 담금질해야하며 일반적으로 스프링 면적이 크지 않으며 붕소 함유 강을 사용하는 것이 유리합니다.고규소 스프링강에 대한 붕소의 영향은 크게 변동하므로 사용이 불편합니다.

붕소는 질소 및 산소와 강한 친화력을 가지고 있습니다.끓는 강철에 0.007% 붕소를 첨가하면 강철의 노화 현상을 제거할 수 있습니다.

(15) 희토류(Re)

일반적으로 희토류 원소는 원자 번호 57~71(란탄족 15개)에 스칸듐 21개, 이트륨 39개, 총 17개 원소의 주기율표를 말합니다.그들은 본질적으로 가깝고 쉽게 분리되지 않습니다.혼합 희토류라고 하는 분리되지 않은 것들은 더 저렴하고 특히 주강에서 단조 압연강의 가소성과 충격 인성을 향상시킬 수 있습니다.내열강 전열합금 및 초합금의 내크리프성을 향상시킬 수 있습니다.

희토류 원소는 또한 강철의 내산화성과 내식성을 향상시킬 수 있습니다.항산화 효과는 실리콘, 알루미늄, 티타늄 및 기타 요소 이상입니다.강철의 유동성을 향상시키고 비금속 개재물을 줄이며 강철 구조를 작고 순수하게 만들 수 있습니다.

적절한 희토류 원소를 함유한 일반 저합금강은 탈산 및 황 제거 효과가 우수하고 충격 인성(특히 저온 인성)을 향상시키며 이방성 특성을 향상시킵니다.

Fe-Cr 알루미늄 합금의 희토류 원소는 합금의 항산화 능력을 높이고 고온에서 강철의 미세 입자를 유지하며 고온 강도를 향상시켜 전기 가열 합금의 수명을 크게 연장시킵니다.

(16) 질소 (N)

질소 에너지는 부분적으로 철에 사용되는데 고용체 강화 및 소입성 향상 효과가 있으나 유의미하지는 않다.결정립계에 질화물이 석출되어 결정립계의 고온강도가 증가하고 강의 크리프강도가 증가할 수 있다.강철의 다른 원소와 결합하여 석출 경화 효과.강철의 내식성은 중요하지 않지만 강철의 표면 질화는 경도와 내마모성을 증가시킬 뿐만 아니라 내식성을 크게 향상시킵니다.저탄소강의 잔류 질소는 노화 취성을 유발할 수 있습니다.

(17) 유황 (S)

황 및 망간의 함량을 증가시켜 강의 피삭성을 향상시킬 수 있습니다.가공이 용이한 강재에는 유익한 원소로 황이 첨가됩니다.유황은 강철에서 고도로 분리되어 있습니다.고온에서 철강 품질의 열화는 철강의 가소성을 감소시키는 유해한 원소로, 용융점이 낮은 FeS의 형태로 존재합니다.FeS 단독의 융점은 1190℃에 불과한 반면, 강철에서 철로 형성된 공정 결정의 공정 온도는 훨씬 낮아 988℃에 불과합니다.강철이 응고되면 황화철이 1차 입계에서 합체됩니다.강재가 1100~1200℃에서 압연되면 결정립계의 FeS가 용융되어 결정립 사이의 결합력이 크게 약해지고 강재의 고온 취성 현상이 일어나므로 유황을 엄격하게 통제해야 합니다.일반적으로 0.020%에서 0.050% 사이에서 제어됩니다.황으로 인한 취성을 방지하기 위해 충분한 망간을 첨가하여 더 높은 융점을 갖는 MnS를 형성해야 합니다.강재가 고유량을 함유할 경우 SO2의 발생으로 인한 용접은 용접 금속에 기공을 형성하고 느슨해집니다.

(18) 인 (P)

인은 강철의 고용 강화 및 냉간 경화에 강한 영향을 미칩니다.합금 원소로 저합금 구조용 강을 추가하면 강도와 대기 내식성을 향상시킬 수 있지만 냉간 스탬핑 성능이 저하됩니다.인은 유황 및 망간과 결합하여 강철의 절단 성능을 높이고 공작물의 표면 품질을 향상시켜 강철을 쉽게 절단할 수 있으므로 쉽게 절단되는 강철도 상대적으로 인 함량이 높습니다.페라이트에 사용되는 인은 강철의 강도와 경도를 향상시킬 수 있지만 가장 큰 피해는 편석이 심각하고 강화 취성을 증가시키고 강철의 가소성과 인성을 크게 증가시켜 냉간 가공에서 강철이 깨지기 쉽다는 것입니다. , 즉 소위 "냉각 취성" 현상.인은 또한 용접성에 부정적인 영향을 미칩니다.인은 유해한 원소이므로 엄격하게 관리해야 하며 일반 함량은 0.03% ~ 0.04% 이하입니다.