מהם התפקידים של היסודות הכימיים הקיימים בפלדה?

תפקידם של יסודות כימיים בפלדה

לעתים קרובות אנשים חושבים על פלדה כעל ברזל טהור, אך למעשה, פלדה מבוססת על ברזל ומשלבת אלמנטים שונים כמו פחמן, סיליקון, מנגן ונחושת. אלמנטים אלה פועלים כמו תבלינים, משפרים את הביצועים של פלדה במונחים של קשיחות, חוזק, עמידות בפני קורוזיה וביצועים. להלן נציג את תפקידי היסודות הבסיסיים: פחמן, סיליקון, מנגן ונחושת.

• מאפיינים מכניים

פחמן הוא אלמנט הסגסוג החשוב ביותר בפלדה, הקובע את תכונות הפלדה.

סוג של קרביד אינטרסטיציאלי נוצר בין אטומי פחמן וברזל, המסייע במניעת דפורמציה של אטומי הברזל. במקביל, הוא מגביר את חוזק התפוקה, חוזק המתיחה והקשיות של הפלדה.

ככל שתכולת הפחמן גבוהה יותר, כך יש יותר קרבידים שבירים בפלדה. פלדת פחמן גבוהה- נוטה להישבר בסביבות-טמפרטורות נמוכות, ואילו פלדת פחמן נמוכה- היא בעלת קשיחות גבוהה.

• תכונות טיפול בחום

ככל שתכולת הפחמן גבוהה יותר, כך קשיות הפלדה גבוהה יותר במהלך ההמרה, מה שמגדיל את עומק השכבה המוקשה. אם הקשיות לאחר ההמרה אינה גבוהה, זה מצביע על התקשות לקויה של פלדת פחמן נמוכה-. פלדות פחמן בינוניות- וגבוהות- משיגות התקשות טובה יותר באמצעות כיבוי ולאחר מכן חיסום.

• ביצועי עיבוד

ככל שתכולת הפחמן גבוהה יותר, כך גדל הסיכוי להתרחשות סדקים באזור המושפע-החום במהלך הריתוך. בדרך כלל, תכולת הפחמן של פלדה שיש לרתך צריכה להיות פחות או שווה ל-20%. תכולת פחמן מתונה (0.3%~0.5%) יכולה לאזן ביעילות את הקשיות והפלסטיות של הפלדה.

• עמידות בפני קורוזיה

ככל שתכולת הפחמן גבוהה יותר, כך היא מגבירה את ההטרוגניות של תופעות חשמליות ותופעות כימיות בתוך הפלדה, ומאיצה את הקורוזיה; פלדת פחמן נמוכה- נוטה פחות לחלודה בהשוואה לפלדת פחמן גבוהה-.

אלמנט פחמן

• מאפיינים מכניים

כאשר אטומי ברזל משלבים סיליקון, השפעת חיזוק התמיסה המוצקה המתקבלת יכולה לשפר את חוזק התפוקה וחוזק המתיחה של הפלדה.

• מאפיינים פיזיים

סיליקון יוצר סרט מגן על פני הפלדה, שיכול למנוע פלישת חמצן בטמפרטורות גבוהות ולשפר את עמידות החמצון ועמידות החום של הפלדה.

• ביצועי עיבוד

תכולת סיליקון גדולה מ-0.6% מגבירה את הסיכון להיווצרות סדקים במהלך ריתוך פלדה. לכן, תכולת הסיליקון בפלדה לריתוך היא בדרך כלל פחות או שווה ל-0.3%.

סִילִיקוֹן

• תהליך ליבה

מנגן מתחבר עם חמצן בפלדה מותכת, מה שיכול להפחית את תכולת החמצן בפלדה, להפחית זיהומים תחמוצתיים ולשפר את טוהר הפלדה.

• תהליך טיפול בחום

מנגן יכול לשפר ביעילות את יכולת ההתקשות של פלדה, להרחיב את טווח טמפרטורת ההמרה ולהפחית את הסיכון לכיבוי סדקים.

• ביצועי עיבוד

הוספת כמות מתאימה של מנגן לפלדה יכולה לשפר את החוזק והקשיחות של מתכת הריתוך, כך שפלדה נוטה פחות לפתח סדקים במהלך העיבוד.

 מַנגָן

נחושת יכולה ליצור שכבת הגנה על פני הפלדה, ולמנוע חמצון. זה שולט ביעילות על חדירת מים וחמצן, ומפחית את קצב החלודה של הפלדה.

• מאפיינים מכניים

נחושת יכולה להשתלב היטב עם אטומי ברזל, וליצור אפקט פתרון מוצק בין השניים. זה מגדיל ביעילות את חוזק התפוקה וחוזק המתיחה של הפלדה מבלי להפחית את הפלסטיות והקשיחות שלה.

• ביצועי עיבוד

כמות קטנה של נחושת יכולה להפחית את ההטבעה הקרה של פלדה, להשפיע מעט על ביצועי הכיפוף הקר שלה ולמזער את בלאי הכלים במהלך תהליך ייצור הפלדה.

אלמנט נחושת