Účinky různých prvků při odlévání dílů z manganové oceli
Různé prvky mají různé funkce v odlitek z manganové oceli. Při odlévání dílů z manganové oceli existují určité účinky různých prvků.
Účinek uhlíkových prvků v dílech z manganové oceli
Uhlík je jedním z dvou nejdůležitějších prvků v manganových ocelích spolu s manganem. Manganové oceli jsou přesyceným roztokem uhlíku. U většiny standardních druhů manganové oceli jsou uhlík a mangan v přibližném poměru Mn / C = 10. Tyto oceli proto obvykle mají 12% Mn a 1.2% C. Tento poměr byl stanoven hlavně časnými omezeními výroby oceli a stálý poměr nemá žádný skutečný význam. Zvýšení obsahu uhlíku zvyšuje mez kluzu a snižuje tažnost. Níže uvedený obrázek ukazuje účinky zvýšení obsahu uhlíku na vlastnosti 13% manganové oceli.
Hlavním významem zvýšeného obsahu uhlíku je však zvýšení odolnosti proti opotřebení drážkami, viz níže. Většina manganových ocelí se používá při oděru drážkování a při vysokém rázovém opotřebení, takže se výrobci snaží maximalizovat obsah uhlíku. Praktické limity skutečně existují a jelikož obsah uhlíku překračuje 1.3%, dochází k praskání a stále častěji se vyskytují nerozpuštěné karbidy hranic zrn. Prémiové třídy manganových ocelí, ty s vysokým obsahem manganu, posunuly horní mez uhlíku výrazně nad 1.3%.
Účinek manganového prvku v dílech z manganové oceli
Mangan je stabilizátor austenitu a umožňuje tuto rodinu slitin. Snižuje teplotu transformace austenitu na ferit, a proto pomáhá udržovat plně austenitickou strukturu při pokojové teplotě. Slitiny s 13% Mn a 1.1% C mají počáteční teploty martenzitu pod -328 ° F. Dolní hranice obsahu manganu v čisté austenitické manganové oceli je téměř 10%. Zvyšující se hladiny manganu mají tendenci zvyšovat rozpustnost dusíku a vodíku v oceli. Prémiové slitiny s vyšším obsahem uhlíku a dalšími slitinovými prvky existují s obsahem manganu od 16 do 25% manganu. Tyto slitiny jsou vlastnictvím jejich výrobců.
Účinek křemíkových prvků v dílech z manganové oceli
Obsahy křemíku do 1% jsou obvykle považovány za bezpečné v manganových ocelích, ale křemík nemá výrazný vliv na mechanické vlastnosti. Při 2.2% obsahu křemíku prokázala společnost Avery prudké snížení pevnosti a tažnosti. Většina uváděných experimentů byla provedena s malými velikostmi průřezů menších než 1 palec, když se vezme v úvahu obsah křemíku a větší průřezy, lze rázovou pevnost výrazně snížit se zvyšujícím se obsahem křemíku. Na následujícím obrázku je účinek přidání 1.5% Si do velikosti 6palcového průřezu.
Data ukazují 75% snížení energie nárazu, když se křemík zvýší na tuto úroveň. Při výrobě velikostí profilů nad 0.6 palec se doporučuje udržovat nízkou hladinu křemíku v manganové oceli na méně než 1% křemíku.
Efekt chromového prvku v dílech z manganové oceli
Chrom se používá ke zvýšení pevnosti v tahu a odolnosti proti toku u manganových ocelí. Často se používají přírůstky až 3.0%. Chrom zvyšuje tvrdost žíhání v roztoku a snižuje houževnatost manganové oceli. Chrom nezvyšuje maximální úroveň tvrdosti zpevněnou tvrdostí ani rychlost zpevnění. Jakost obsahující chrom vyžaduje vyšší teploty tepelného zpracování, protože karbidy chromu se obtížněji rozpouštějí v roztoku. V některých aplikacích může být chrom přínosný, ale v mnoha aplikacích není přínosem přidání chromu do manganové oceli.
Účinek niklových prvků v dílech z manganové oceli
Nikl je silný stabilizátor austenitu. Nikl může zabránit transformacím a srážení karbidů i při snížené rychlosti ochlazování během kalení. Díky tomu může být nikl užitečným doplňkem u produktů, které mají velké části. Zvýšení obsahu niklu je spojeno se zvýšenou houževnatostí, mírným poklesem pevnosti v tahu a nemá žádný vliv na mez kluzu. Nikl se také používá při svařování přídavných materiálů pro manganové oceli, aby se umožnilo, aby uložený materiál neobsahoval karbidy. Pro dosažení požadovaného výsledku je typické mít v těchto materiálech nižší hladinu uhlíku spolu se zvýšeným obsahem niklu.
Účinek prvku molybdenu na díly z manganové oceli
Přídavek molybdenu do manganových ocelí má za následek několik změn. Nejprve se sníží teplota startu martenzitu, což dále stabilizuje austenit a zpomalí srážení karbidu. Přídavky molybdenu dále mění morfologii karbidů, které se tvoří během opětovného zahřívání poté, co byl materiál podroben ošetření roztokem. Typicky se tvoří hraniční filmy aikulárních karbidů, ale po přidání molybdenu se karbidy, které se vysráží, spojí a rozptýlí se v zrnech. Výsledkem těchto změn je, že houževnatost oceli se zvyšuje přidáním molybdenu. Další výhodou přídavků molybdenu mohou být vylepšené mechanické vlastnosti odlitku. To může být skutečnou výhodou během výroby odlévání. U vyšších tříd uhlíku bude molybden zvyšovat tendenci k počáteční fúzi, proto je třeba dbát na to, aby se tomu zabránilo, protože výsledné mechanické vlastnosti budou vážně sníženy.
Molybden je prospěšný, pokud se mají v manganové oceli vyrábět velmi silné tloušťky profilů. Jedná se o sekce, které přesahují 6 palců, a zejména ty, které mají velikost sekce přes 10 palců.
Tyto velikosti průřezů lze nalézt ve velkých pláštích primárního krouživého drtiče a odlitcích tlustých čelistí. U těchto odlitků se doporučuje přidat molybden v rozmezí 0.9% až 1.2% při současném snížení obsahu uhlíku na 0.9% až 1.0%. Molybden je prospěšný, pokud se mají v manganové oceli vyrábět velmi silné tloušťky profilů. Jedná se o sekce, které přesahují 6 palců, a zejména ty, které mají velikost sekce přes 10 palců. Tyto velikosti průřezů lze nalézt ve velkých pláštích primárního krouživého drtiče a odlitcích tlustých čelistí. U těchto odlitků se doporučuje přidat molybden v rozmezí 0.9% až 1.2% při současném snížení obsahu uhlíku na 0.9% až 1.0%.
Účinek hliníkových prvků v dílech z manganové oceli
Hliník se používá k deoxidaci manganové oceli, což může zabránit defektům v dírkách a jiných plynech. Typické je použít v pánvi přísady 3 libry / tunu. Zvýšení obsahu hliníku snižuje mechanické vlastnosti manganové oceli a současně zvyšuje křehkost a trhání za tepla. V praxi se doporučuje udržovat zbytky hliníku na většině druhů manganové oceli poměrně nízké. Vyvíjejí se nové materiály, které obsahují vysoké množství hliníku a přibližně 30% manganu pro aplikace s vysokou pevností a hmotností. V těchto případech se používá nízká hustota hliníku ke snížení hustoty výsledné slitiny.
Účinek titanových prvků v dílech z manganové oceli
Titan lze použít k deoxidaci manganové oceli. Titan může navíc vázat plynný dusík v nitridech titanu. Tyto nitridy jsou stabilní sloučeniny při teplotách výroby oceli. Jakmile je vázán, dusík již není k dispozici, aby způsobil zařezávání kolíků do odlitků. K zjemnění zrna lze také použít titan, ale v těžších úsecích je účinek minimální.
Účinek prvků ceru v dílech z manganové oceli
Cer lze použít ke zjemnění zrnitosti manganových ocelí. Sloučeniny ceru mají nižší disregistraci austenitické manganové oceli než jiné sloučeniny, a proto by z ní měly být lepší zjemňovače zrn pro tuto slitinu. Potlačuje také srážení karbidů na hranici zrn, což posiluje hranice zrn. Tvrdí se také, že se zlepšila rázová houževnatost u manganových ocelí legovaných cerem.
Účinek prvku fosforu v dílech z manganové oceli
Fosfor je pro manganovou ocel velmi škodlivý. Tvoří slabý fosfolipidový eutektický film na hranicích austenitických zrn. Fosfor se z manganových ocelí obtížně odstraňuje a nejúčinnější metodou jeho kontroly je pečlivý výběr vsázkových materiálů. ASTM A128 požaduje maximum fosforu 0.07%, ale při výrobě vysoce kvalitní manganové oceli se doporučuje udržovat hladinu fosforu hluboko pod touto úrovní.
Účinek prvku síry v dílech z manganové oceli
Síra, i když není výhodou pro většinu ocelí, způsobuje u manganových ocelí jen málo problémů. Vysoké hladiny manganu udržují vázanou síru ve vměstcích sulfidu manganatého sféroidního typu.
Účinek prvků boru v dílech z manganové oceli
Bór se používá k výrobě rafinace zrna v manganových ocelích. Se zvyšováním hladiny boru se však na hranicích zrn vysráží eutektikum křehkého karbidu boridu. Bór také urychluje rozklad austenitu, pokud se manganová ocel znovu zahřeje, což způsobí, že materiál nebude svařitelný. Nedoporučuje se používat bór v manganových ocelích.