العناصر المختلفة لها وظائف وتأثيرات مختلفة في أجزاء التآكل المصبوبة بالفولاذ المنغنيز.
عنصر الكربون. يعتبر الكربون أحد أهم عنصرين في فولاذ المنغنيز جنبًا إلى جنب مع المنغنيز. فولاذ المنغنيز هو محلول مفرط التشبع من الكربون. بالنسبة لمعظم درجات فولاذ المنغنيز القياسية ، يكون الكربون والمنغنيز في نسبة تقريبية تبلغ Mn / C = 10. لذلك ، عادةً ما يكون هذا الفولاذ 12٪ Mn و 1.2٪ C. تم تحديد هذه النسبة بشكل أساسي من خلال القيود المبكرة على صناعة الصلب وليس للنسبة الثابتة أهمية حقيقية. تؤدي زيادة محتوى الكربون إلى زيادة قوة الخضوع وتقليل الليونة. انظر إلى الصورة التالية للتعرف على تأثيرات زيادة محتوى الكربون على خصائص 13٪ من فولاذ المنغنيز.
تأثير الكربون على خصائص الشد من الصلب المنغنيز
يتم استخدام معظم فولاذ المنغنيز في التآكل والتآكل وحالات التآكل عالية التأثير ، لذا يحاول المصنعون تعظيم محتوى الكربون. توجد حدود عملية ، وبما أن محتوى الكربون يتجاوز 1.3٪ فإن التكسير وتصبح كربيدات حدود الحبوب غير المذابة أكثر انتشارًا. دفعت الدرجات الممتازة من فولاذ المنغنيز ، التي تحتوي على نسبة عالية من المنغنيز ، الحد الأعلى للكربون إلى ما يتجاوز 1.3٪.
عنصر المنغنيز. المنغنيز هو عامل استقرار الأوستينيت ويجعل هذه المجموعة من السبائك ممكنة. يقلل من درجة حرارة تحويل الأوستينيت إلى الفريت وبالتالي يساعد على الاحتفاظ بهيكل الأوستنيتي بالكامل في درجة حرارة الغرفة. السبائك التي تحتوي على 13٪ Mn و 1.1٪ C لها درجات حرارة بداية مارتينسيت أقل من -328 درجة فهرنهايت. الحد الأدنى لمحتوى المنغنيز في صلب المنغنيز الأوستنيتي العادي يقترب من 10٪. تؤدي زيادة مستويات المنجنيز إلى زيادة قابلية ذوبان النيتروجين والهيدروجين في الفولاذ. توجد السبائك الممتازة ذات المحتوى العالي من الكربون وعناصر السبائك الإضافية بمستويات منجنيز تتراوح من 16 إلى 25٪ منجنيز. هذه السبائك مملوكة لمصنعيها.
عنصر السيليكون. محتوى مواصفات السيليكون في فولاذ المنغنيز العالي هو 0.3٪ 0.8٪. سيقلل السيليكون من قابلية ذوبان الكربون في الأوستينيت ، ويعزز ترسيب الكربيد ، ويقلل من مقاومة التآكل وصلابة الفولاذ. لذلك ، يجب التحكم في محتوى السيليكون عند الحد الأدنى للمواصفات.
عنصر الفوسفور. محتوى المواصفات لصلب المنغنيز العالي هو P 0.7٪. عند صهر فولاذ المنغنيز العالي ، نظرًا لارتفاع نسبة الفوسفور في المنغنيز الحديدي ، يكون محتوى الفوسفور في الفولاذ مرتفعًا بشكل عام. نظرًا لأن الفسفور سيقلل من صلابة تأثير الصلب ويجعل الصب سهل التكسير ، يجب تقليل محتوى الفوسفور في الفولاذ قدر الإمكان.
عنصر الكبريت. تتطلب مواصفات الفولاذ عالي المنغنيز S 0.05٪. نظرًا لارتفاع نسبة المنغنيز ، يتحد معظم الكبريت والمنغنيز الموجودان في الفولاذ مع بعضهما البعض لتكوين كبريتيد المنغنيز (MNS) ودخول الخبث. لذلك ، غالبًا ما يكون محتوى الكبريت في الفولاذ منخفضًا (بشكل عام لا يزيد عن 0.03٪). لذلك ، فإن التأثير الضار للكبريت في الفولاذ عالي المنغنيز أعلى من تأثير الفوسفور.
عنصر الكروم. يستخدم الكروم لزيادة قوة الشد ومقاومة تدفق فولاذ المنغنيز. غالبًا ما يتم استخدام إضافات تصل إلى 3.0٪. يزيد الكروم من الصلابة الملدنة بالمحلول ويقلل من صلابة فولاذ المنغنيز. لا يزيد الكروم من الحد الأقصى لمستوى صلابة العمل أو معدل تصلب الإجهاد. تتطلب درجات محمل الكروم درجات حرارة معالجة حرارية أعلى حيث يصعب إذابة كربيد الكروم إلى محلول. في بعض التطبيقات ، يمكن أن يكون الكروم مفيدًا ، ولكن في العديد من التطبيقات ، لا توجد فائدة لإضافة الكروم إلى صلب المنغنيز.
عنصر الموليبدينوم. تؤدي إضافات الموليبدينوم إلى فولاذ المنغنيز إلى تغييرات عديدة. أولاً ، يتم خفض درجة حرارة بدء المارتينسيت مما يزيد من استقرار الأوستينيت ويؤخر ترسيب الكربيد. بعد ذلك ، تعمل إضافات الموليبدينوم على تغيير شكل الكربيدات التي تتشكل أثناء إعادة التسخين بعد معالجة المادة بالمحلول. عادةً ما تتكون أغشية حدود الحبوب من الكربيدات الحادة ، ولكن بعد إضافة الموليبدينوم ، يتم تجميع الكربيدات المترسبة وتشتت عبر الحبوب. نتيجة هذه التغييرات هي تحسين صلابة الفولاذ بإضافة الموليبدينوم. فائدة أخرى لإضافات الموليبدينوم يمكن تحسينها كخصائص ميكانيكية مسبوكة. يمكن أن تكون هذه فائدة حقيقية أثناء إنتاج الصب. في درجات الكربون الأعلى ، سيزيد الموليبدينوم من الميل إلى الاندماج الأولي ، لذلك يجب توخي الحذر لتجنب ذلك لأن الخواص الميكانيكية الناتجة ستنخفض بشدة.
عنصر النيكل. النيكل عامل استقرار قوي من الأوستينيت. يمكن للنيكل أن يمنع التحولات وتساقط الكربيد حتى في معدلات التبريد المنخفضة أثناء التبريد. هذا يمكن أن يجعل النيكل إضافة مفيدة في المنتجات ذات أحجام الأقسام الثقيلة. ترتبط زيادة محتوى النيكل بزيادة الصلابة وانخفاض طفيف في مقاومة الشد وليس لها تأثير على مقاومة الخضوع. يستخدم النيكل أيضًا في مواد حشو اللحام لفولاذ المنغنيز للسماح للمادة المترسبة بأن تكون خالية من الكربيدات. من المعتاد أن تكون مستويات الكربون منخفضة في هذه المواد جنبًا إلى جنب مع ارتفاع النيكل لتحقيق النتيجة المرجوة.
عنصر الألومنيوم. يستخدم الألمنيوم لإزالة الأكسدة من الفولاذ المنغنيز ، والذي يمكن أن يمنع الثقب وعيوب الغاز الأخرى. من المعتاد استخدام إضافات بمقدار 3 أرطال / طن في المغرفة. تؤدي زيادة محتويات الألومنيوم إلى تقليل الخواص الميكانيكية لصلب المنغنيز مع زيادة الهشاشة والتمزق الساخن. من الناحية العملية ، يُنصح بالحفاظ على بقايا الألمنيوم منخفضة إلى حد ما بالنسبة لمعظم درجات فولاذ المنغنيز.
عنصر التيتانيوم. يمكن استخدام التيتانيوم لإزالة أكسيد الصلب المنغنيز. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للتيتانيوم ربط غاز النيتروجين في نيتريدات التيتانيوم. هذه النيتريدات هي مركبات مستقرة في درجات حرارة صناعة الصلب. بمجرد ربط النيتروجين لم يعد متاحًا للتسبب في ثقب الدبوس في المسبوكات. يمكن أيضًا استخدام التيتانيوم لتحسين حجم الحبوب ، لكن التأثير ضئيل للغاية في الأقسام الأثقل.