강철 요소 소개
망간 (MN)
망간은 강철 메이킹에서 Ferromanganese를 탈산하는 데 사용되며 강철로 남아 있습니다. 망간은 강철로 FEO를 제거하고 강철 품질을 향상 시키며 강철의 취성을 줄일 수 있습니다. 망간과 가황은 MN을 형성하여 황의 유해한 효과를 제거하며 강철의 뜨거운 작업 성능을 향상시킵니다. 탄소강 내의 망간 함량은 일반적으로 0.25 내지 0.80%로 제어됩니다. 망간은 페라이트에 용해되어 망간 페라이트를 형성하여 페라이트를 강화하는 역할을합니다. 망간은 또한 Fe3C에 용해되어 합금 시멘트를 형성하여 탄소강의 강도를 향상시킬 수 있습니다. 망간은 유익한 불순물 요소이며 소량의 망간은 강철의 성능에 큰 영향을 미치지 않습니다.
실리콘 (SI)
실리콘은 또한 탈산제로 강철에 추가됩니다. 탄소강에서 실리콘의 함량은 일반적으로 0.03-0.4%사이에서 제어되며, 대부분 페라이트에 용해되어 실리콘 페라이트를 형성하여 페라이트를 강화하고 강의 강도와 경도를 향상시키는 역할을합니다. 그러나 가소성과 강인함이 감소했습니다. 실리콘의 부족은 강의 특성에 큰 영향을 미치지 않습니다.
황 (S)
유황은 철강으로 제철로 가져오고 철강에서 연료를 공급하고, 황은 철분에 불용성이며, 다른 FES의 형태는 존재하며, FES와 FE는 985 ℃의 용융점을 형성 할 수 있으며, 강철이 롤링되고 1000-1200에 튀어 나올 때 강철의 곡물에 분포되어 있습니다. 현상은 열 브리티스라고하며 황은 유해한 불순물이므로 강의 탄소 함량은 엄격하게 제어되어야합니다. 황의 MN 함량을 증가시킴으로써 황의 유해한 영향을 제거 할 수 있습니다. 망간과 황은 1620 ℃의 용융점으로 MN을 형성 할 수 있기 때문에 MNS는 고온에서 특정 가소성을 가지므로 강철의 열적 삼각성을 피할 수 있습니다.
인 (P)
인은 광석에서 강철로 도입되어 페라이트에 완전히 용해되어 페라이트의 강도와 경도가 향상됩니다. 그러나 동시에, 실온에서 강철의 가소성이 급격히 떨어지고 부서지기 쉽다. 이 현상을 차가운 Brittleness라고합니다. 인은 또한 유해한 불순물이며 강철의 함량은 엄격하게 제어되어야합니다.
철강의 금속 구조
페라이트 : α-FE에서 탄소의 간질 고체 용액을 페라이트라고합니다. 종종 기호 F (또는 α)로 표시됩니다. 페라이트는 신체 중심 입방 구조를 가지고 있으며, 탄소를 용해시키는 능력은 작은 간격으로 인해 열악합니다. 727 ℃에서, 최대 용해 된 탄소 함량은 0.0218%이다. 온도가 감소함에 따라 용해 된 탄소 함량은 점차 감소하고 실온에서 용해 된 탄소 함량은 0.0008%에 불과합니다. 페라이트는 강도가 낮고, ΔσB는 180-280mn/m2이고, HB는 약 80이지만, 연성이 좋고, δ는 50%입니다.
Austenitic : 감마 FE에 형성된 탄소의 간질 고체 용액을 ITS라고합니다. 그것은 종종 기호 A (또는 γ)로 표시됩니다. 오스테 나이트는 얼굴 중심 입방 격자 구조를 가지고 있습니다. 효과적인 효과적인 격자 갭으로 인해 탄소 용해도는 비교적 높습니다. 1148 ℃의 최대 탄소 용해도는 2.11%이며, 이는 온도 감소에 따라 점차 감소하고 727 ℃에서 0.77%에 도달한다. 오스테 나이트의 기계적 특성은 용해 된 탄소의 양과 곡물의 크기에 따라 다릅니다. 일반적으로, 오스테 나이트의 경도는 170-220HB이고, δ의 신장은 40-50%이고, 오스테 나이트는 727 ℃ 이상의 고체 온도 범위에 존재한다. 오스테 나이트는 플라스틱 형성이 발생하기 쉽다.
시멘트 (Cementite) : Cementite로 알려진 C 및 Fe 화합물 (Fe3c), 탄소 함량은 6.69%, 시멘트의 용융점은 1227 ℃이며, 경도는 매우 높고, 약 800HB, 플라스틱 및 충격 강인성은 거의 0이므로, 브리티 니스는 크기가 크기 때문에 탄소 강의 주요 강화 단계로 사용될 수 없다. 시멘트는 준 안정 단계입니다. 특정 조건에서는 흑연이없는 탄소를 분해하고 형성합니다.
마르텐 사이트 : 언더 냉각, 철 및 탄소 원자의 정도로 인해 빠른 냉각 방법의 사용은 확산 될 수 없으며, 오스테 나이트는 불이행되지 않은 격자 전단에 의해서만있을 수 있으며, γ-FE 얼굴 중심 입방 격자가 α-fe 신체 중심 입방 격자로 재 조종됩니다. 이 오스테 나이트는 마르텐 사이트라고 불리는 탄소를 함유하는 포화 알파-고체 용액으로 직접 변형됩니다.
오스테 나이트의 입자 크기와 그 영향 요인
강철의 오스테 나이트 입자 크기는 냉각 후 미세 구조 및 특성에 큰 영향을 미칩니다. 오스테 나이트의 곡물 크기가 더 미세할수록 냉각 후 구조가 더 미세하고 강도, 가소성 및 강인성이 더 좋습니다. 따라서, 공작물의 최종 성능과 품질에 대한 열처리에 의해 미세한 오스테 나이트 곡물을 얻는 것이 중요합니다.
오스테 니트 화 온도가 높을수록 철강의 입자 크기 성장이 더 명백합니다. 특정 온도에서, 유지 시간이 길수록 오스테 나이트 곡물의 성장에 더 유리합니다.
철강의 탄소 함량이 증가함에 따라 곡물 성장 경향은 증가합니다. 그러나 시멘트가 오스테 나이트 입자 경계에있을 때는 오스테 나이트 입자 성장을 방해 할 것입니다.
Mn, P 및 기타 요소 외에도 오스테 나이트 입자 성장의 경향을 증가시키고, 카바이드 요소 (Ti, NB, ZB 등)를 형성하고, 오스테 나이트 입자 경계에 분포 된 화합물을 형성 할 때 산화물 및 질화물 (예 : AL)을 형성하는 다른 요소는 오스테 나이트 입자 성장을 방해 할 것이다.
합금 강에 일반적으로 첨가 된 합금 요소는 Mn, Si, Cr, Mo, W, V, Ti, NB, Ni, Al 등입니다. 그중에서도 Ni, Si, Al 및 기타 요소는 탄소로 화합물을 형성 할 수 없습니다. NB, TI, V, W, MO, CR 및 MN과 같은 요소는 탄소로 화합물을 형성 할 수 있습니다. 합금 요소는 강철로 다른 형태로 존재합니다. 따라서 강철의 주요 역할도 다릅니다. 주요 역할에는 다음과 같은 측면이 있습니다.
강철의 강도가 증가하면, 탄화물을 형성 할 수없는 원소는 주로 페라이트에 용해되어 합금 페라이트를 형성하고, 고체 용액이 강화된다. 카바이드 형성 요소는 탄소와의 탄화물을 형성하며, 이는 경도가 높고 분산 강화 효과가 높아집니다. 강철에 추가되는 요소는 강도를 높입니다.
강철에 첨가 된 대부분의 합금 요소, 과냉각 오스테 나이트의 분해 속도를 늦추어 오른쪽으로의 C 곡선을 느리게하여 CO 외에도 강화 가능성을 향상시켜 C 곡선이 오른쪽으로 냉각 속도를 줄이고 강철의 경화성을 향상시키고 (NI, CR, CO) 강철에 추가 된 합금 요소의 주요 목적 중 하나입니다. 그러나이 효과는 합금 요소가 오스테 나이트에 용해 될 때만 달성 될 수 있음을 지적해야한다.
오스테 나이트 곡물 성장을 예방하는 경우를 제외하고, 합금 오스테 나이트 입자 성장 경향은 작고, 특히 강한 탄수화물 형성 요소 (Ti, V, Zr, NB 등)에 의해 생성 된 탄화물은 오스테 나이트 입자 성장을 강력하게 방지하여 곡물을 정제하는 역할을합니다.
강철의 템퍼링 안정성을 증가시킵니다. 템퍼링 동안 연화 공정에 대한 강철의 저항을 템퍼링 안정성이라고합니다. 많은 합금 요소는 마르텐 사이트에서 탄화물 침전 및 잔류 오스테 나이트 분해의 온도를 증가시키고 느리게 할 수 있습니다. 따라서, 탄소강과 비교하여, 합금 강은 같은 온도에서 템퍼 될 때 경도와 강도가 높다. 반대로, 동일한 경도로 템퍼링 할 때 합금강의 템퍼링 온도가 높기 때문에 내부 응력 제거가 더 철저하고 가소성이 높고 인성이 높아집니다. 탄화물 형성 요소 CR, MO, NB 및 V는 템퍼링 안정성에 강한 영향을 미칩니다.
2 차 경화 W, MO, CR, V 함량이 높을 때 500-600 ℃ 템퍼링 온도 범위에서 경도는 감소하지 않지만 2 차 템퍼링 경화로 알려진 현상을 증가시킵니다. 이에 대한 두 가지 이유가 있습니다. 첫째,이 온도에서 템퍼링 할 때 미세하고 Mo2C, W2C 및 VC와 같은 분산 된 특수 탄화물은 마르텐 사이트에서 침전 될 것이며, 이는 분산 경화의 역할을합니다. 둘째,이 온도에서 템퍼링 할 때, 카바이드의 일부는 잔류 오스테 나이트에서 침전되어 탄소 함량을 감소시키고 MS 점의 온도를 증가시켜 잔류 오스테 나이트가 냉각 공정 동안 더 높은 온도에서 마르텐 사이트 (2 차 켄칭)로 전환 될 수 있도록 강철의 경도를 증가시킬 수있다.
템퍼링 브리틀 니스는 배금을 해제 한 후 특정 온도 범위에서 합금강이 템퍼링 될 때 발생합니다. 350-400 ℃에서의 인성 감소는 첫 번째 유형의 성미 브리티스라고합니다. 이 Brittleness는 탄소강 또는 합금강에 관계없이 발생하며 냉각 속도와 무관합니다. 이런 종류의 성미는 생산 후에도 제거 할 수 없으며, 돌이킬 수없는 성질로도 알려져 있습니다. 그러한 템퍼링 브리티스의 발생을 피하기 위해,이 온도 범위 내에서 템퍼링은 일반적으로 수행되지 않습니다.
500-600 ℃ 후 느린 냉각 후 발생하는 인성의 감소를 제 2 형 템퍼링 브리트 턴스 (높은 온도 템퍼링 브리티스)라고한다. Cr, Mn 및 Ni를 함유하는 합금강은 이러한 종류의 성미가 가장 발생하기 쉬운다. 이런 종류의 템퍼링 브라이언스는 템퍼링 후 빨리 식 으면 발생하지 않습니다. 템퍼링 후 느리게 냉각되면 온도와 빠른 냉각으로 재가열하는 한 Brittleness가 발생했습니다. 그러면 템퍼링 브리티 니스를 완전히 제거 할 수 있으므로 가역적 인 템퍼링 브리티스라고도합니다.
내열 강철
철강의 내열성에는 고온 산화 저항성 및 고온 강도가 포함됩니다.
금속의 산화성은 일반적으로 금속 표면을 덮고 고온에서 빠른 산화 후 밀도가 높은 산화물 필름의 형성을 지칭하여 강철이 계속 산화되지 않도록합니다. 고온에서 탄소강의 산화 된 표면은 느슨한 다공성 FEO를 생성하여, 이는 느슨한 다공성 FeO를 생성하고, 이는 손쉬운 플레킹이 쉬우 며, 산소 원자는 FEO를 통해 계속 확산되어 강이 계속 산화되도록한다. CR, SI 및 AL과 같은 합금 요소는 강철에 첨가되므로 강철이 고온에서 산소와 접촉 할 때 CR2O3, SIO2 및 AL2O3과 같은 고밀도 산화 필름이 표면에 형성되어 고소도 가스에서 강철의 산화 공정을 계속 유지하기가 어렵습니다.
강철의 고온 강도 (열 강도)는 고온에서 크리프에 대한 저항입니다. 강철의 열 강도를 향상시키기 위해, CR, MO, V, NI 및 기타 합금 요소는 일반적으로 강에 첨가되어 매트릭스에 용해되어 고체 용액을 강화하고 재결정 화 온도를 향상시켜 강철의 고온 강도를 향상시킬 수 있습니다. NB, V, TI 및 기타 합금 요소를 추가하면 높은 경도 및 우수한 열 안정성을 갖는 탄화물을 형성 할 수 있으며, 이는 매트릭스에 분포되어 분산 강화에 역할을합니다. 또한, 오스테 나이트 구조는 페라이트보다 더 나은 크리프 저항성과 미세한 곡물보다 더 나은 곡물 크기를 갖는다. 물론, 너무 거칠지 않아 힘에 영향을 줄 수 있습니다.
Martensitic 열 저항성 강철
고온에서 산화성을 개선하기 위해 CR 및 SI를 첨가 하였다. MO를 추가하면 매트릭스를 강화하고 템퍼링 브리티스를 피할 수 있습니다. V를 추가하면 카바이드가 분산되어 고온 강도를 향상시킬 수 있습니다. W를 첨가하면 안정적인 탄화물을 침전시키고 재결정 화 온도를 크게 증가시킬 수 있습니다. 이러한 종류의 강철의 작동 온도는 700 ℃를 초과하지 않습니다.
오스테 나이트 열 내성 강철
오스테 나이트 열 내성 강철은 CR 함량이 높기 때문에 고온 강도와 산화 저항성을 향상시킬 수 있습니다. Ni 함량도 높고 안정적인 오스테 나이트 구조를 형성 할 수 있습니다. 이러한 종류의 강철의 내열성은 Martensitic Heateristant Steel의 내열성보다 우수하며, 냉간 변형 및 용접 성능은 일반적으로 600-700 ℃에서 작동합니다.