שְׁאֵלָה:
האם קיימים "פלדות שאינן ברזל"?
peterh - Reinstate Monica
2015-01-23 23:34:04 UTC
view on stackexchange narkive permalink

קיימות מספר רב של סגסוגות פלדה, המכילות בעיקר ברזל, פחמן וכמה מתכות אחרות. באופן כללי, אנו יכולים לחשוב עליהם כאילו היו סוג של פלדה.

השאלה שלי היא: האם קיימים "פלדות לא ברזליות"? אני חושב על מתכות טהורות שאינן ברזל, המכילות מעט פחמן, בדיוק כמו שמוסיפים לברזל כדי להפוך אותו לפלדה. או שאלו דרך אחרת, האם ישנן מתכות אחרות מלבד ברזל המסוממות בפחמן בכדי ליצור סגסוגת כמו פלדה?

באופן כללי, כיצד תוספת הפחמן משפיעה על תכונות המתכות הללו?

מה לגבי סגסוגות טיטניום? האם אלה היו זכאים כפלדה לא ברזלית? או לא בגלל שאני לא מאמין שסגסוגות Ti דורשות תוספת של פחמן?
סגסוגת טיטניום היא רק סגסוגת טיטניום. פלדה היא סגסוגת או ברזל ופחמן. צורות אחרות של פלדה מוסיפות אלמנטים אחרים לתערובת הברזל והפחמן. מהמילון האנגלי באוקספורד: http://www.oxforddictionaries.com/definition/english/steel?searchDictCode=all
מוויקיפדיה: תכולת הפחמן של פלדה היא בין 0.002% ל -2.1% לפי משקל עבור סגסוגות ברזל-פחמן רגילות ... מעט מדי תכולת פחמן משאירה ברזל (טהור) רך למדי, גמיש וחלש. תכולת פחמן גבוהה יותר מאלה של פלדה מייצרת סגסוגת המכונה בדרך כלל ברזל חזיר שביר ולא ניתן לגמישה.
@GlenH7 שאלה זו עוסקת ב: פחמן + מתכות - ברזל.
שאלה זו היא כמו לשאול אם יש כריכי BLT ללא בייקון.
@OlinLathrop במובן המילולי, אני מודה בכך. אבל אני חושב שזה לא דורש יותר מדי אמפתיה כדי לגלות שהשאלה האמיתית היא לגבי סגסוגות של פחם עם מתכות מתוך ברזל. כמובן שזה לא היה בעייתי אם אתה או מישהו נותנים כותרת מקובלת יותר לשאלה.
ארבע תשובות:
#1
+18
Trevor Archibald
2015-01-23 23:48:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

פלדה מוגדרת כסגסוגת של ברזל ופחמן; אין דבר כזה פלדה לא ברזלית. אם אתה מסגסג מתכת אחרת עם פחמן, זה הופך למשהו אחר שאינו פלדה. לחפש פלדה ללא ברזל זה יהיה כמו לחפש פליז או ברונזה ללא נחושת. אתה יכול לסגסוג דברים שאינם נחושת עם אבץ, פח או אלומיניום, אך אלה לא יהיו סוגים של פליז או ברונזה.

מבחינת סגסוגות אחרות המכילות פחמן, ב מאמר זה בוויקיפדיה יש רשימה טובה של סוגים שונים של סגסוגות (כפי שאתה יכול לראות, יש הרבה כאלה), וכן כשאתה מחפש דרך זה תראה שאין עוד הרבה דברים אחרים שמוגשים בפחמן מלבד ברזל. לגבי הסיבה לכך, אין לי תשובה טובה.

תודה רבה - אולי מישהו עדיין ייצא עם תשובה מפורטת יותר. כל סגסוגות מתכת-פחמן אינן פופולריות באמת.
@PeterHorvath על איזה סגסוגות פחמן מתכת אתה חושב? יכולתי למצוא רק שלוש סגסוגות עיקריות: ברזל ופחמן לפלדה, ברזל חזיר, ברזל יצוק, ברזל יצוק, ברזל אנתרציט; Spiegeleisen סגסוגת מנגן, פחמן, סיליקון שהיה בייצור פלדה; סטליט שהוא סגסוגת כרום קובלט עם טונגסטן ופחמן
#2
+6
Chris Johns
2016-04-21 17:12:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

לברזל ולפחמן יש אינטראקציה שגורמת להם להיות שונים מרוב סגסוגות ההנדסה. זה קשור גם לגודל היחסי של אטומי C וגם Fe וכימיה שלהם.

אטומי פחמן הם בדיוק בגודל המתאים להכניס את עצמם לסריג הבדולח של הברזל, זה מסנן את הסריג מספיק כדי שהוא יהיה קצת יותר חזק וחזק מברזל טהור. עם זאת החלק החשוב באמת הוא שנוכחות פחמן מאפשרת טיפול בחום בפלדה. כאן הוא מחומם מעל לטמפרטורה קריטית בה מבנה הגביש משתנה ואם הוא מקורר במהירות תכולת הפחמן מונעת ממנו לחזור למבנה ה"נורמלי "בטמפרטורת החדר ובמקום זאת יוצרת מבנה רב-פאזי שנלחץ מאוד אך כימי יציב וככזה הוא קשה מאוד עם חוזק מתיחה גבוה. ניתן לשנות זאת על ידי חימום מחדש מבוקר כדי להפוך חלקית את השינוי הזה ולייצר חומר בעל קשיחות חוזק וקשיחות הניתנים לשליטה.

שים לב שהאמור לעיל הוא סקירה מהירה ויש ספרים שלמים על ההתנהגות המפורטת של פלדות שכן מערכת הברזל-פחמן יכולה להתקיים היא כמה מצבים שונים עם מבני קריסטל שונים ושילובים מיקרו-מבניים שונים שלהם. .

סוג זה של טיפול בחום הוא די ייחודי לפלדה ובוודאי שונה מאוד מהאופן שבו רוב הסגסוגות מתנהגות והוא תוצאה של האינטראקציה הספציפית בין ברזל לפחמן ותלוי בעובדה שברזל יכול להתקיים כגבישים קוביים מרוכזים הן בגוף והן בפנים.

היא מושגת גם על ידי ריכוזי פחמן נמוכים מאוד, בדרך כלל פחות מ -1.2% בערך. למעשה רק כ- 0.7% פחמן במסה מסיס בברזל וכל עודף נוטה ליצור קרבידים או להזרז כגרפיט (כמו ברזל יצוק).

ישנם קרבידים מתכתיים שונים בשימוש (כגון טונגסטן קרביד) אך אלו באמת קרמיקה ולא סגסוגות תמיסה מוצקה.

יש גם לפחות סוג אחד של נירוסטה (H1) שהוא משקעים משקעים ומכיל חנקן במקום פחמן. זהו מנגנון התקשות שונה מזה של פלדת פחמן. מטרת סילוק הפחמן היא שיפור עמידות בפני קורוזיה, במיוחד במי מלח. נתקלתי רק פעם בפלדת להב בסכינים. יש גם פלדות אל חלד בעלות פחמן נמוך אך אינן ניתנות להתקשות על ידי טיפול בחום ומיועדות לשיפור הריתוך.

כמו כן, פחמן הוא זול יותר מברזל, ולכן הוא מנוצל לרעה כדי להפחית את עלות החומר. לחבר היה מלקחית זולה שפשוט נפסקה לשניים. הוא ניסה לרתך אותו בחזרה, והתהליך * הצית אותו * - פשוטו כמשמעו המקלון החל לבעור בלהבות ולא היה נעצר אפילו כשהסיר את להבת הריתוך והמתין זמן מה; הוא היה צריך לכבות אותו במים - ריכוז הפחמן היה מספיק גבוה כדי לשמור על הלהבה.
ספק אם סגסוגת ברזל עשירה בפחמן כה גבוהה עד שתהפוך לדליקה תתאים לברזל יצוק, שלא לדבר על פלדה .... המלקח בוודאי היה מבנייה לא מסיבית או מתכת לא ברורה ...
#3
+2
wwarriner
2016-04-22 03:25:15 UTC
view on stackexchange narkive permalink

סיכום: מערכת Fe-C, ובכך פלדה, היא ייחודית עקב טרנספורמציה eutectoid משלב מסיסות גבוהה לשלב מסיסות נמוך המאפשר מגוון רחב של מיקרו-מבנים ותכונות שהם גבוהים מאוד ניתן לכוונון בקלות יחסית. למתכות מעבר אחרות מהשורה הראשונה יש התנהגות שונה, ופחות ניתנת לניצול, כאשר הן מסותגות עם פחמן.

Fe-C היא מערכת היחידה היחידה שעוברת בשורה הראשונה של מתכת-פחמן שיש בה טרנספורמציה eutectoid ב דיאגרמת הפאזה שלה.הטרנספורמציה האוטקטואידית משנה אוסטניט לפריט ולצמנט בעת התקררות. מסיסים גבוהים בפחמן באוסטניט, ומסיסים נמוכים בפחמן בפריט. אני בוחרת מתכות מעבר בשורה הראשונה מכיוון שהן נוטות להתנהגות כימית "קרובה" לזו של פלדה, בעלות דומה, צפיפות ותכונות "ברורות" אחרות (למעט סקנדיום, שהוא נדיר ויקר במיוחד). ובדיקת כל 70 המתכות + מהווה עבודה נכונה לתשובה זו.

אופי הטרנספורמציה האוטקטואידית מאפשר מיקרו-מבנים רבים ובכך מידה גבוהה של תכונות מתכווננות. שקול פלדה eutectoid austenitized וקירור בקצב משתנה:

  • אם מקורר לאט, נוצר מיקרו-מבנה פרליט בעל רקע מתמשך וחזק. פרלייט נובע מתהליך שיתוף וצמיחה שיתופית כאשר פחמן עוזב אוסטניט במהלך הפיכתו לפריט, ויוצר ממדים לסירוגין של פריט וצמנטיט. צורות מיקרו-בינאטיות קשות יותר. קינטיקה של היווצרות bainite אינה מובנת היטב, אך המיקרו-מבנה הוא סידור פחות מאורגן של צמנט ופריט, ושוב נובע מפחמן שיוצא מהפתרון כאשר אוסטניט הופך לפריט.
  • אם מקורר במהירות רבה, נוצר מיקרו מבנה מרטנסיט חזק וקשה במיוחד. היווצרות מרטנסיט היא תהליך ללא דיפוזיה שבו נלכד פחמן באוסטניט בזמן שהוא הופך למבנה BCC, ומעוות את הסריג למבנה BCT מאומץ שקשה להתאמץ ממנו ומכאן חוזקו הגבוה. על ידי שינוי כמות הפחמן ויצירתיות בלוחות הזמנים לטיפול בחום, ניתן להשיג מגוון רחב של שילובים מיקרו-מבניים.

בעזרת סגסוגת וטיפול חום מתאימים, ניתן לקבל פלדה עם שמירה אוסטניט, פריט, פרלייט, באניט ומרטנסיט, כולם באותו חומר. מבני מיקרו מורכבים כאלה אינם אפשריים במערכות אחרות של מתכת-פחמן מתמתיות בשורה הראשונה. שלב מסיסות גבוהה לשלב מסיסות נמוכה. הטרנספורמציה האוטקטואידית עצמה נובעת משינוי פאזה מאוסטניט (FCC) לפריט (BCC) ואובדן משמעותי של מסיסות פחמן כתוצאה מכך. התשובה לשאלתך היא למעשה לא , אין סגסוגות אחרות (שאני מודע להן) שמתנהגות כמו פלדה במהלך העיבוד. התשובה לשאלתך החלופית היא שלפחמן השפעות פחות שימושיות ופחות ניתנות לניצול על מתכות מעבר אחרות מהשורה הראשונה.

להלן דיאגרמות פאזה Fe-C, Ni-C ו- Mn-C לשם השוואה. שים לב כי דיאגרמת השלבים של Fe-C נעצרת ב- 0.2 a / a C ואילו האחרים עוברים ל- 1.0 a / a C. ל- Ni-C אין eutectoid, אלא רק טרנספורמציה eutectic, ולכן ניתן להקשיח רק משקעים. כל היווצרות מיקרו-מבנית אחרת תצטרך להתרחש במהלך ההתמצקות. דיאגרמת שלב Mn-C כוללת אוטקטואיד, אך היא עוברת משלב מסיסות גבוהה לשלב מסיסות גבוה אחר, מה שאומר שכמויות גדולות במיוחד של פחמן יהיו קיימות בשלב הטמפרטורה הנמוכה יותר (כמעט 10% a / a C בהשוואה עם פחות מ- 1% a / a C בפלדה), מה שיביא לפריכות קיצונית.

Fe-C Phase Diagram Ni-C Phase Diagram Mn-C Phase Diagram

#4
  0
Beltsasar
2016-04-20 17:05:51 UTC
view on stackexchange narkive permalink

ראה הערות. בהתבסס על נקודת התחלה של:

  סופר 13cr מוגדר כנירוסטה דלת פחמן נמוכה. ההרכב הכימי שצוין מספקים כגון Sumitomo מציין Fe min 0% - מקסימום 0%, C צריך להיות מתחת ל 0,03. משמש בדרך כלל ביישומי נפט וגז כדי להתנגד לסביבות חמוצות ולכמה H2S. אבל זה יקר כמו ... 4 תרנגולות, בזהב מלא. Http://www.howcogroup.com/materials/mechanical-tubing-octg/grade-super-13-cr-13-5-2-tube.html  
אני לא בטוח שהתרשים אליו קישרת הגיוני. אם אין ברזל (Fe), אז מה עוד מרכיב את החומר? המספרים המפורטים הם% הרכב, ולכן עליהם להוסיף עד 100%. אני מנחש ש- 0min-0max פירושו "ללא מגבלה" ולא "ללא פלדה".
אתה נכון נכון. לא בטוח אם 0 Fe אינו מייצג שום מגבלה, אבל בהחלט יש פה Fe. אני מניח שנצטרך לעבור אז לסגסוגות מיוחדות מבוססות Ni, המכילות עד 6% Fe. N02200 נמוך ככל 0.4% עם דקות. 99% ני. אבל אני לא בטוח אם זה חורג ממה ש- OP חושבת עליו. Https://www.nssmc.com/product/catalog_download/pdf/P007en.pdf
מקסימום 0,15% C. אבל עם 105MPa Y.s, 380Mpa T.s ו 35% התארכות. השימוש ביישומים מבניים מוגבל.


שאלה ותשובה זו תורגמה אוטומטית מהשפה האנגלית.התוכן המקורי זמין ב- stackexchange, ואנו מודים לו על רישיון cc by-sa 3.0 עליו הוא מופץ.
Loading...