フェライトに可溶な合金元素の影響

Oct 17, 2018

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ほとんどの合金元素は、特定の周囲温度で固溶強化鋼を製造するために低炭素鋼に添加され、格子摩擦応力δiを増加させる。 しかし、現在のところ、粒度が分かっていない限り、式のみを使用して降伏応力を予測することは不可能です。 降伏応力の決定要因は温度と冷却速度を正規化することであるが、δiを増加させて単一の合金元素を予測することによって靭性の範囲を減少させることができるため、この研究方法は依然として重要である。

フェライト鋼の非塑性転移(NDT)温度とシャルピー転移温度の回帰分析はこれまでに報告されていないが、これらは単一の合金元素を靱性に加える効果に関する定性的議論にも限定されている。 以下は、いくつかの合金元素が鋼の特性に与える影響の簡単な紹介です。

1)マンガン

大部分のマンガンは約0.5%である。 脱酸素剤または硫黄固定剤の添加は、鋼の熱分解を防止する。 低炭素鋼にも次のような効果が見られます。

◆0.05%鋼の炭素含有量は、空冷または炉冷却後の粒界でセメンタイト皮膜の形成を減少させる傾向があります。

◆フェライトの粒径を若干小さくすることができます。

◆多数の小さなパーライト粒子を生成することができます。

最初の2つの動作は、マンガンの量が増加するにつれてNDT温度が低下することを示し、後者の2つの影響は、シャルピー曲線のピークをよりシャープにする。

鋼の炭素含有量が高い場合、マンガンは遷移温度を約50%まで大幅に低下させることができる。 その理由は、セメンタイトの境界での分布ではなく、パーライトの量が多いためであろう。 鋼の炭素含有量が0.15%より高い場合、高マンガン含有量が規格化鋼の衝撃特性に決定的な役割を果たすことに留意しなければならない。 鋼の焼入れ性が高いため、オーステナイトはフェライトまたはパーライトではなく脆い上部ベイナイトに変態する。

2)ニッケル

鉄をマンガンに添加する効果は、鉄 - 炭素合金の靱性を改善することである。 作用の大きさは、炭素含有量および熱処理に依存する。 低炭素含有量(約0.02%)の鋼では、2%の添加は熱間圧延状態および規格化鋼中での超硬合金の形成を防止し、初期転移温度TSを実質的に低下させ、シャルピー衝撃を増加させる。 曲線のピーク。

ニッケル含量のさらなる増加および衝撃靱性の改善が低減される。 ノーマライズ後にカーバイドが発生しなくなるまで炭素含有量が低いと、ニッケルの転移温度に対する影響は非常に限定的になります。 約0.10%の炭素を含有する正常燃焼鋼にニッケルを添加することは、粒子を微細化し遊離窒素含有量を減少させる最大の利点を有するが、メカニズムは依然として不明である。 ニッケルはオーステナイトの安定化剤として作用し、それによりオーステナイトが分解する温度を低下させることによると考えられる。

3)リン

純鉄 - リン合金では、フェライト粒界によるリン偏析が引張強度Rmを低下させ、粒界脆化を引き起こす。 また、リンもフェライトの安定剤であるため、 したがって、鋼を添加すると、δi値およびフェライト粒径が大きく増加する。 これらの効果を組み合わせることにより、リンは非常に有害な脆化剤となり、粒内破砕が起こる。

4)シリコン

シリコンは、脱酸のために鋼に添加され、衝撃特性を改善するのに有益である。 鋼中にマンガンとアルミニウムの両方が存在すると、シリコンの大部分がフェライトに溶解し、固溶強化によってδiが増加する。 この効果と衝撃特性を増強するためのシリコンの添加とを組み合わせた効果は、シリコンを安定な粒度の鉄 - 炭素合金中に重量パーセントで添加し、約44℃で50%の転移温度を上昇させることである。 さらに、シリコンはリンと同様であり、フェライトの安定化剤であり、フェライト粒成長を促進する。 標準化鋼にケイ素を重量%で添加すると、平均エネルギー変換温度が約60℃上昇する。

5)アルミニウム

鋼に合金および脱酸素剤を添加するには2つの理由がある:第1に、遊離窒素を除去するために溶液中に窒素を含むAlNを形成すること。 第2に、AlNの形成はフェライト粒を微細化する。 これらの効果の両方の結果は、アルミニウムが0.1%増加するごとに、転移温度が約40℃低下することである。 しかし、添加されるアルミニウムの量が必要以上になると、遊離窒素の "硬化"効果が弱くなる。

6)酸素

鋼中の酸素は、粒界に偏析を生じ、鉄合金の粒界破壊をもたらす。 鋼の酸素含有量は0.01%と高く、破砕は脆化粒子の粒界によって形成される連続的な溝に沿って生じる。 鋼中の酸素含有量が非常に低い場合であっても、亀裂は結晶粒界で核生成し、次いで結晶を通って拡散する。 酸素脆性の問題に対する解決法は、酸素と結合して酸化物粒子を形成し、粒界から酸素を除去するために、脱酸素剤の炭素、マンガン、ケイ素、アルミニウムおよびジルコニウムを添加することである。 酸化物粒子はフェライトの成長を遅らせ、d- / 2.http://www.skivingtubelw.com/を増加させるための有利な材料でもある


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