Fel deunydd sylfaenol diwydiant modern, mae perfformiad dur yn cael ei reoleiddio'n uniongyrchol gan y cyfansoddiad cemegol. Yn eu plith, carbon (C), manganîs (Mn), silicon (Si), sylffwr (S), ffosfforws (P) pum elfen trwy newid y sefydliad metelegol, strwythur grisial a dosbarthiad amhureddau, gan effeithio'n sylweddol ar gryfder, caledwch, prosesadwyedd a gwrthsefyll cyrydiad dur.
Yn gyntaf, elfennau carbon (C): cryfder a phlastigrwydd y rheolydd craidd
Carbon yw'r elfen aloi bwysicaf mewn dur, ac mae gan ei gynnwys rôl bendant mewn perfformiad dur. Yn yr ystod is-dur eutectig (cynnwys carbon o 0.02% -0.77%), gyda'r cynnydd mewn cynnwys carbon, cynyddodd nifer y gronynnau carburized yn y matrics ferrite, cryfder tynnol a chaledwch yn llinol, ond gostyngodd yr elongation a'r caledwch effaith yn sylweddol. Pan fydd y cynnwys carbon yn fwy na'r pwynt ewtectig (0.77%) i ffurfio dur peritectig, mae culhau'r bwlch rhwng y lamellae pearlite yn arwain at gynnydd parhaus mewn cryfder, ond mae'r gogwydd carbid ar y ffiniau grawn yn sbarduno'r risg o frau.
Mae achosion nodweddiadol yn dangos bod y cynnwys carbon o 0.45% o ddur carbon canolig ar ôl triniaeth dymheru, cryfder tynnol o hyd at 800MPa, elongation cynnal ar 15%; a chynnwys carbon o 1.2% o ddur carbon uchel er bod caledwch HRC62, ond mae'r caledwch effaith yn llai na 10J/cm². Perfformiad weldio, mae cynnwys carbon pob cynnydd o 0.1%, mynegai sensitifrwydd crac weldio wedi cynyddu 20%, mae angen defnyddio electrodau hydrogen isel a chynhesu i 150 gradd neu fwy.
Yn ail, elfen manganîs (Mn): caledwch ac ymarferoldeb poeth y rheolydd dwbl
Manganîs fel carbid gwan-sy'n ffurfio elfennau, trwy gryfhau hydoddiant solet a rheoli trefniadaeth fecanwaith deuol i wella perfformiad dur. Yn ferrite, mae atomau manganîs yn disodli atomau haearn i ysgogi ystumiad dellt, cynyddodd cryfder y cynnyrch tua 30MPa /%; mewn austenit, ehangiad manganîs o'r -rhanbarth cyfnod fel bod tymheredd critigol Ac3 wedi cynyddu 50.80 gradd , gan wella'r caledwch yn sylweddol. Mae data arbrofol yn dangos y gall 45 dur sy'n cynnwys 1.2% manganîs gyrraedd caledwch HRC45 ar ôl diffodd dŵr, sef 3 lefel caledwch Rockwell yn uwch na dur di-manganîs.
In terms of hot working performance, manganese and sulfur form high melting point MnS (melting point 1610℃), which replaces low melting point FeS (melting point 988℃) to eliminate thermal embrittlement. However, excess manganese (>Mae 1.5%) yn arwain at frasu grawn yn ystod tymheru a chynnydd o 40% yn y mynegai brau tymer, ac mae angen dileu austenite gweddilliol trwy ddal ar 700 gradd. Mewn cymwysiadau nodweddiadol, defnyddir dur 20MnSi gyda 0.8% -1.2% manganîs yn eang ar gyfer rebar adeiladu, ac mae ei gryfder cynnyrch yn cynyddu 25% o'i gymharu â dur Q235.
Yn drydydd, elfen Silicon (Si): enhancer synergaidd o gryfhau datrysiad solet a gwrthsefyll cyrydiad
Fel elfen gref sy'n ffurfio ferrite, mae silicon yn gwella priodweddau dur trwy fecanwaith deuol cryfhau hydoddiant solet a ffilm ocsid arwyneb. Mewn ferrite, mae radiws atomau silicon 11% yn fwy na radiws atomau haearn, sy'n sbarduno ystumiad dellt i gynyddu cryfder y cynnyrch tua 50MPa /%. Mae arbrofion ocsideiddio arwyneb yn dangos bod cynnwys silicon o 1.5% o'r dur wedi'i ocsidio ar 800 gradd am 24 awr, mae trwch y ffilm ocsid 60% yn llai na dur cyffredin, diolch i ffurfio haen amddiffynnol drwchus SiO₂.
O ran peiriannu, mae cynnwys silicon o fwy na 0.8% yn cynyddu'r ymwrthedd anffurfiad oer 20%, sy'n gofyn am broses basio aml- gyda chyfeintiau anffurfio bach. Ceisiadau nodweddiadol, cynnwys silicon o 0.2% - 0.5% o ddur 40SiMn a ddefnyddir wrth weithgynhyrchu gwiail cysylltu modurol, ei fywyd blinder na dur carbon cyffredin i wella 1.5 gwaith; cynnwys silicon o 15% -20% o haearn bwrw uchel-silicon mewn cyfradd cyrydiad canolig asid sylffwrig<0.1mm / a, become the preferred material for corrosion-resistant parts of chemical equipment.
Yn bedwerydd, elfennau sylffwr (S): perfformiad gweithio poeth y dinistriwr anweledig
Sylffwr ar ffurf cynhwysiant FeS yn y ffiniau grawn dur, adlewyrchir ei niwed yn bennaf yn y prosesu thermol a weldio dwy olygfa. Ffurfiwyd FeS a Fe gan y pwynt toddi cyd-grisial o 988 gradd yn unig, pan fydd y dur yn cael ei gynhesu i 1150 gradd, mae'r ffiniau grawn yn y FeS hylif yn arwain at ddirywiad yn y cryfder lleol, yn dueddol o gracio thermol. Mae data arbrofol yn dangos bod y cynnwys sylffwr o 0.05% o'r dur yn y broses castio barhaus, nifer yr achosion o gyfradd cracio thermol 5 gwaith yn uwch na'r cynnwys sylffwr o 0.01%.
O ran perfformiad weldio, mae nwy SO₂ a gynhyrchir gan yr adwaith rhwng sylffwr ac ocsigen yn ffurfio mandyllau yn y weldiad, gan leihau arwynebedd trawsdoriadol effeithiol y metel weldio 30%. Mae achosion nodweddiadol yn dangos bod y cynnwys sylffwr o 0.08% o ddur Q235 yn y weldio arc â llaw, caledwch effaith weldio metel yn llai na 8J/cm ², dim ond 1/3 o'r deunydd sylfaen. broses gwneud dur modern trwy ychwanegu elfennau daear prin i ffurfio pwynt toddi uchel o sylffid, gostyngodd y mynegai perygl sylffwr 70%.
Pum elfen ffosfforws (P): -gadernid tymheredd isel y lladdwr angheuol
Ffosfforws mewn hydoddedd solet ferrite o 0.9%, ei radiws atomig yn 14% yn fwy na'r atom haearn, sbarduno ystumio delltog difrifol. Mae data arbrofol yn dangos bod y cynnwys ffosfforws o 0.1% o'r dur ar - 20 gradd pan fydd y caledwch effaith o 65% yn is na'r tymheredd arferol, sy'n deillio o'r atomau ffosfforws yn y {100} ffurfiant gogwydd awyren grisial o glystyrau nwy Kirchner ar symudiad dadleoli'r effaith pinio. Mae arbrofion embrittlement tymheredd isel yn dangos bod dur sydd â chynnwys ffosfforws o 0.15% yn mynd trwy doriad dadfreiddiol ar -40 gradd, gyda thoriad wedi'i nodweddu gan nodweddion icosahedral nodweddiadol.
O ran peiriannu torri, mae effaith synergaidd ffosfforws a sylffwr wedi arwain at ostyngiad o 20% mewn grymoedd torri a chynnydd o 1.5-gwaith yn fwy o offer. Mewn cymwysiadau nodweddiadol, mae'r dur torri rhydd 1215 gyda chynnwys ffosfforws o 0.08% -0.15% yn cael ei ddefnyddio'n helaeth ar gyfer peiriannu rhannau manwl, gyda garwedd arwyneb o hyd at Ra0.8 μm. Dylid nodi, fodd bynnag, gyda chynnwys ffosfforws o fwy na 0.12%, bod cyfradd cyrydiad y dur yn yr amgylchedd morol yn cynyddu gan ffactor o 3, y mae angen ei atal trwy ychwanegu elfennau copr i ffurfio ffilm amddiffynnol.
