Eri elementtien vaikutukset mangaaniteräksen osien valussa
Eri elementeillä on erilaiset toiminnot mangaaniteräksen valu. Mangaaniteräksen osien valussa on joitain vaikutuksia.
Hiilielementtivaikutus mangaaniteräksen osissa
Hiili on yksi mangaaniterästen kahdesta tärkeimmästä elementistä yhdessä mangaanin kanssa. Mangaaniteräkset ovat ylikyllästetty hiililiuos. Useimmille tavallisille mangaaniteräslaaduille hiili ja mangaani ovat likimääräisessä suhteessa Mn / C = 10. Siksi näiden terästen määrä on tyypillisesti 12% Mn ja 1.2% C. Tämä suhde perustettiin pääasiassa varhaisilla teräksenvalmistusrajoituksilla, eikä kiinteällä suhteella ole todellista merkitystä. Hiilipitoisuuden lisääminen nostaa myötölujuutta ja alentaa sitkeyttä. Katso alla oleva kuva lisääntyvän hiilipitoisuuden vaikutuksista 13% mangaaniteräksen ominaisuuksiin.
Lisääntyneen hiilipitoisuuden tärkein merkitys on kuitenkin lisätä talttauksen kulutuskestävyyttä, katso alla. Suurinta osaa mangaaniteräksistä käytetään hankauksen ja iskujen kulumisen tilanteissa, joten valmistajat yrittävät maksimoida hiilipitoisuuden. Käytännöllisiä raja-arvoja on olemassa, ja kun hiilipitoisuus ylittää 1.3% halkeilua ja liukenemattomat jyvien rajakarbidit yleistyvät. Ensiluokkaiset mangaaniteräkset, korkea mangaanipitoisuus, ovat nostaneet hiilen ylärajan selvästi yli 1.3%.
Mangaanielementtivaikutus mangaaniteräsosissa
Mangaani on austeniittistabilisaattori ja tekee tämän seosperheen mahdolliseksi. Se alentaa austeniittia ferriitin transformaatiolämpötilaksi ja auttaa siten ylläpitämään täysin austeniittista rakennetta huoneenlämpötilassa. Seoksilla, joissa on 13% Mn ja 1.1% C, martensiitin alkulämpötilat ovat alle -328 ° F. Mangaanipitoisuuden alaraja puhtaassa austeniittisessa mangaaniteräksessä on lähellä 10%. Mangaanipitoisuuden nousu lisää yleensä typen ja vedyn liukoisuutta teräkseen. Ensiluokkaisia seoksia, joissa on korkeampi hiilipitoisuus, ja muita seoselementtejä on olemassa, mangaanipitoisuus on 16-25% mangaania. Nämä seokset ovat valmistajiensa omistamia.
Piinelementtivaikutus mangaaniteräksen osissa
Piin pitoisuus jopa 1% pidetään tyypillisesti turvallisena mangaaniteräksissä, mutta piillä ei ole havaittavaa vaikutusta mekaanisiin ominaisuuksiin. 2.2% piipitoisuudella Avery on osoittanut voimakkuuden ja sitkeyden voimakasta vähenemistä. Suurin osa raportoiduista kokeista on tehty pienillä alle 1 tuuman leikkauskokoilla, kun otetaan huomioon piipitoisuus ja painavammat leikkauskoot, iskulujuutta voidaan pienentää voimakkaasti piipitoisuuden kasvaessa. Katso seuraava kuva vaikutuksesta, kuinka 1.5% Si lisätään 6 tuuman leikkauskokoon.
Tiedot osoittavat iskuenergian vähenemisen 75%, kun pii nostetaan tälle tasolle. Mangaaniteräksen piin pitoisuus on suositeltavaa pitää alhaisena, alle 0.6 prosenttiin piitä tuotettaessa yli 1 tuuman leikkauskokoja.
Kromielementtivaikutus mangaaniteräksen osissa
Kromia käytetään mangaaniterästen vetolujuuden ja virtausvastuksen lisäämiseen. Usein käytetään jopa 3.0%: n lisäyksiä. Kromi lisää liuoksella hehkutettua kovuutta ja vähentää mangaaniteräksen sitkeyttä. Kromi ei lisää työkarkaistun enimmäiskovuutta tai vedon kovettumisnopeutta. Kromia sisältävät laatuluokitukset vaativat korkeampia lämpökäsittelylämpötiloja, koska kromikarbideja on vaikeampaa liuottaa liuokseen. Joissakin sovelluksissa kromi voi olla hyödyllistä, mutta monissa sovelluksissa ei ole hyötyä kromin lisäämisestä mangaaniteräseen.
Nikkelielementtivaikutus mangaaniteräsosissa
Nikkeli on vahva austeniittistabilisaattori. Nikkeli voi estää transformaatioita ja karbidisaostumista jopa pienemmillä jäähdytysnopeuksilla sammutuksen aikana. Tämä voi tehdä nikkelistä hyödyllisen lisäyksen tuotteissa, joiden poikkileikkauskoko on raskas. Nikkelipitoisuuden lisääntymiseen liittyy lisääntynyt sitkeys, vetolujuuden pieni lasku, eikä sillä ole vaikutusta myötölujuuteen. Nikkeliä käytetään myös mangaaniterästen täyteaineiden hitsauksessa, jotta kerrostuneessa materiaalissa ei ole karbideja. On tyypillistä, että näissä materiaaleissa on alhaisemmat hiilitasot yhdessä kohonneen nikkelin kanssa halutun tuloksen tuottamiseksi.
Molybdeenielementtivaikutus mangaaniteräsosissa
Molybdeenilisäykset mangaaniteräksille aiheuttavat useita muutoksia. Ensinnäkin martensiitin alkulämpötilaa lasketaan, mikä edelleen vakauttaa austeniittia ja hidastaa karbidisaostusta. Seuraavaksi molybdeenilisäykset muuttavat karbidien morfologiaa uudelleenlämmityksen aikana sen jälkeen kun materiaali on saanut liuoskäsittelyn. Tyypillisesti muodostuu piikkikarbidien jyvien rajakalvot, mutta molybdeenin lisäämisen jälkeen saostuvat karbidit yhdistyvät ja dispergoituvat jyvien läpi. Näiden muutosten seurauksena teräksen sitkeys paranee lisäämällä molybdeeniä. Molybdeenilisäysten toinen etu voidaan parantaa valettujen mekaanisten ominaisuuksien avulla. Tämä voi olla todellinen etu valutuotannon aikana. Korkeammissa hiililuokissa molybdeeni lisää taipumusta alkavaan fuusioon, joten on vältettävä sitä, koska tuloksena olevat mekaaniset ominaisuudet heikentyvät voimakkaasti.
Molybdeeni on hyödyllinen, kun mangaaniteräksestä on tarkoitus tuottaa erittäin raskaita poikkileikkauksia. Nämä ovat osia, jotka ovat yli 6 tuumaa, ja erityisesti ne, joiden osan koko on yli 10 tuumaa.
Nämä leikkauskoot löytyvät suurista primaarisista porausmurskaimen vaipista ja paksusta leukaleikkureista. Näihin valukappaleisiin on suositeltavaa lisätä molybdeeniä välillä 0.9% - 1.2% ja vähentää samalla hiilipitoisuutta 0.9% - 1.0%. Molybdeeni on hyödyllinen, kun mangaaniteräksestä on tarkoitus tuottaa erittäin raskaita poikkileikkauksia. Nämä ovat osia, jotka ovat yli 6 tuumaa, ja erityisesti ne, joiden osan koko on yli 10 tuumaa. Nämä leikkauskoot löytyvät suurista primaarisista porausmurskaimen vaipista ja paksusta leukaleikkureista. Näihin valukappaleisiin on suositeltavaa lisätä molybdeeniä välillä 0.9% - 1.2% ja vähentää hiilipitoisuutta 0.9% - 1.0%.
Alumiinielementtivaikutus mangaaniteräsosissa
Alumiinia käytetään mangaaniteräksen hapettamiseen, mikä voi estää reikien ja muiden kaasuvikojen syntymisen. Kauhassa on tyypillistä käyttää lisäyksiä 3 paunaa / tonni. Alumiinipitoisuuden lisääminen heikentää mangaaniteräksen mekaanisia ominaisuuksia ja lisää samalla haurautta ja kuumuutta. Käytännössä on suositeltavaa pitää alumiinijäämät melko pieninä useimmille mangaaniteräksille. Uusia materiaaleja, jotka sisältävät runsaasti alumiinia ja noin 30% mangaania, kehitetään erittäin lujaan, painoherkkään sovellukseen. Näissä tapauksissa alumiinin matalaa tiheyttä käytetään alentamaan saadun seoksen tiheyttä.
Titaanielementtivaikutus mangaaniteräsosissa
Titaania voidaan käyttää mangaaniteräksen hapettamiseen. Lisäksi titaani voi sitoa typpikaasua titaaninitrideihin. Nämä nitridit ovat stabiileja yhdisteitä teräksen valmistuksen lämpötiloissa. Kun typpi on sidottu, se ei ole enää käytettävissä valukappaleiden tarttumiseen. Titaania voidaan käyttää myös raekoon parantamiseen, mutta vaikutus on vähäisempää raskaammissa osissa.
Cerium-elementtivaikutus mangaaniteräsosissa
Ceriumia voidaan käyttää mangaaniterästen raekoon tarkentamiseen. Ceriumyhdisteillä on vähäisempi poikkeama austeniittisen mangaaniteräksen suhteen kuin muilla yhdisteillä, ja siksi niiden pitäisi tehdä siitä parempi jyvänjalostaja tälle seokselle. Se tukahduttaa myös viljan rajakarbidisaostuksen, mikä vahvistaa viljan rajoja. Törmäyslujuuksien on raportoitu parantuneen myös ceriumilla seostetuille mangaaniteräksille.
Fosforielementtivaikutus mangaaniteräsosissa
Fosfori on erittäin vahingollista mangaaniteräkselle. Se muodostaa heikon fosfolipidisen eutektisen kalvon austeniittirakeiden rajalla. Fosforia on vaikea poistaa mangaaniteräksistä, ja tehokkain tapa hallita sitä on huolellinen latausmateriaalien valinta. ASTM A128 kehottaa fosforipitoisuutta enintään 0.07%, mutta on suositeltavaa pitää fosforipitoisuus selvästi alle tämän tason tuotettaessa korkealaatuista mangaaniterästä.
Rikkielementtivaikutus mangaaniteräsosissa
Rikki, joka ei ole eduksi useimmissa teräksissä, aiheuttaa muutamia ongelmia mangaaniteräksissä. Korkeat mangaanipitoisuudet pitävät rikin sitoutuneena pallomaisen tyypin mangaanisulfidisulkeisiin.
Boorielementtivaikutus mangaaniteräsosissa
Booria on käytetty yrittämään tuottaa viljan puhdistusta mangaaniteräksissä. Booripitoisuuksien kasvaessa eutektinen hauras boridikarbidikarbidi saostuu raerajoille. Boori myös kiihdyttää austeniitin hajoamista, jos mangaaniteräs kuumennetaan uudelleen, mikä tekee materiaalista hitsattavan. Booria ei suositella käytettäväksi mangaaniteräksissä.