Ferromangan karbon sederhana terletak di antara keluarga karbon tinggi dan karbon rendah dan dipilih apabila penambahan mangan perlu dibuat tanpa menolak kandungan karbon keluli daripada spesifikasi. Oleh itu, kesannya pada keluli karbon rendah, karbon sederhana dan karbon tinggi adalah tidak sama: aloi yang sama yang sesuai dengan keluli struktur mungkin tidak boleh digunakan dalam gred kepingan karbon rendah atau keluli alat kritikal. Artikel ini menerangkan cara aloi bertindak merentasi julat karbon dan cara memilih gred yang sesuai untuk setiap keluarga.
Mengapa Pemilihan Gred Menentukan Imbangan Karbon
Karbon yang diperkenalkan oleh penambahan feromangan mudah dikira dan sering dipandang remeh. Menambah satu tan gred karbon sederhana yang mengandungi 2.0% karbon kepada haba 100 tan memperkenalkan 20 kg karbon ke dalam kira-kira 101 tan keluli, pengambilan kira-kira 0.020%. Penambahan yang sama dibuat dengan gred karbon tinggi yang mengandungi 7.5% karbon memperkenalkan 75 kg, bersamaan dengan kira-kira 0.074%. Perbezaan kira-kira 0.054% karbon adalah lebih besar daripada keseluruhan julat spesifikasi bagi banyak gred helaian bebas karbon rendah dan interstisial{12}}, itulah sebabnya mengapa karbon sederhana dan feromangan karbon rendah wujud.
| Gred ditambah, 1 tan | Karbon diperkenalkan | Pickup dalam haba 100 tan | Sesuai untuk |
|---|---|---|---|
| Ferromangan karbon tinggi, 7.5% C | 75 kg | kira-kira 0.074% | Produk struktur, bahagian panjang dan berat |
| Ferromangan karbon sederhana, 2.0% C | 20 kg | kira-kira 0.020% | Gred penempaan, musim bunga dan kejuruteraan |
| Ferromangan karbon sederhana, 1.5% C | 15 kg | kira-kira 0.015% | Gred kejuruteraan karbon yang ketat |
| Ferromangan karbon rendah, 0.5% C | 5 kg | kira-kira 0.005% | Helaian, karbon rendah dan gred percuma-interstisial |
Angka tersebut menggambarkan logik pencairan dan bukannya nilai loji tetap, kerana pengambilan sebenar bergantung pada saiz haba, pemulihan dan selebihnya cas. Prinsipnya ialah apa yang penting: kawalan karbon bermula dengan pilihan gred aloi, bukan dengan pembetulan yang digunakan selepas itu.
Kesan pada Keluli Karbon Rendah
Keluli karbon rendah, secara amnya kurang daripada 0.25% karbon, dihasilkan untuk panel automotif, struktur bangunan dan jentera am, di mana kemuluran, kebolehkimpalan dan kelakuan membentuk adalah sifat penentu. Penambahan mangan dalam julat kira-kira 0.30-0.80% meningkatkan kekuatan tegangan dan kekerasan dengan pengukuhan larutan pepejal dan meningkatkan kebolehkerasan keluli tanpa memusnahkan kemulurannya. Penapisan bijirin ferit juga meningkatkan keseimbangan antara kekuatan dan keliatan, itulah sebabnya mangan dikekalkan dalam kebanyakan spesifikasi struktur dan bukannya dianggap sebagai bendasing.
Faktor yang mengehadkan ialah kebolehbentukan. Gred kepingan karbon rendah, dan terutamanya gred bebas lukisan dalam dan{1}}interstisial, mempunyai siling karbon yang ketat, jadi karbon yang dibawa oleh penambahan aloi biasanya menjadi kekangan dan bukannya pemulihan mangan. Ferromangan karbon sederhana pada 1.5-2.0% karbon boleh digunakan di mana bajet karbon membenarkan; gred karbon rendah adalah pilihan yang lebih selamat untuk aplikasi panel bebas interstisial dan terdedah. Mangan yang berlebihan dalam gred lukisan juga boleh meningkatkan kekerasan dan mengurangkan nisbah terikan plastik yang mengawal kebolehlukisan dalam, jadi penambahan harus bersaiz terhadap sifat sasaran dan bukannya hanya pada bahagian atas julat spesifikasi.
Kesan pada Keluli Karbon Sederhana
Keluli karbon sederhana dalam julat karbon 0.25-0.60% adalah tulang belakang jentera, aci, gear dan penempaan, dan ia adalah tempat ferromangan karbon sederhana digunakan secara semulajadi. Mangan pada kira-kira 0.60-1.00% dengan ketara meningkatkan kebolehkerasan, membenarkan komponen melalui pengerasan dalam bahagian yang sebaliknya memerlukan pelindapkejutan yang lebih teruk atau unsur pengaloian tambahan. Faedah praktikal adalah kekerasan yang lebih tinggi dan lebih seragam selepas rawatan haba, prestasi keletihan yang lebih baik dan rintangan haus yang lebih baik dalam perkhidmatan.
Pada masa yang sama, mangan mengurangkan kerapuhan yang dikaitkan dengan beberapa struktur mikro karbon tinggi apabila ia seimbang dengan betul, dan penghalusan bijian daripada penambahan terkawal meningkatkan keseragaman struktur mikro. Dua amaran dikenakan. Stringer sulfida mangan yang diperkenalkan dengan aloi boleh mencipta arah, jadi sifat melintang harus diperiksa pada penempaan kritikal. Dan kerana keluli karbon sederhana sering dikimpal, paras mangan di bahagian atas julat meningkatkan kebolehkerasan dalam zon terjejas haba dan risiko keretakan sejuk, yang biasanya bermaksud kawalan prapanas atau had bersamaan karbon dan bukannya perubahan aloi.
Kesan pada Keluli Karbon Tinggi
Keluli karbon tinggi melebihi 0.60% karbon digunakan untuk alatan, spring, komponen galas dan produk wayar, di mana kekerasan dan rintangan haus mendominasi. Mangan mengekalkan peranan yang berguna di sini. Dalam julat tipikal 0.30-0.90% ia meningkatkan kebolehkerasan dan rintangan haus sambil mengekalkan keliatan yang mencukupi untuk tugasan, dan ia merupakan elemen standard dalam spesifikasi keluli spring bersama silikon dan kromium.
Anggaran karbon, bagaimanapun, menjadi kritikal. Keluli berkarbon tinggi sudah pun sesuai dengan spesifikasi karbonnya, dan beberapa gred, terutamanya keluli yang mengandungi kromium karbon tinggi dengan kira-kira 1.0% karbon, hanya bertolak ansur dengan jalur mangan sempit kira-kira 0.25-0.45%. Sebarang pengambilan karbon yang tidak terkawal daripada penambahan aloi tidak boleh diterima dalam produk ini, dan ia juga boleh menjadi tidak ekonomik untuk dialih keluar. Ferromangan karbon sederhana dengan kandungan karbon 1.5-2.0%, atau gred karbon rendah, biasanya dipilih untuk haba sedemikian.
Austenit yang dikekalkan adalah pertimbangan lain. Dalam gred karbon tinggi, mangan menstabilkan austenit dan meningkatkan kedalaman pengerasan, yang membantu untuk rintangan haus tetapi berisiko ketidakstabilan dimensi dan retak jika kitaran pembajaan tidak dilaraskan. Pengeluar menguruskan ini dengan mengukur austenit yang dikekalkan dan pembajaan lebih lama, dan dengan mengekalkan mangan dalam jalur yang gred itu layak digunakan.
Pemulihan, Kos dan Pemilihan Praktikal
Pemulihan mangan daripada aloi adalah tinggi tetapi tidak lengkap, dan ia bergantung kepada potensi oksigen tab mandi, amalan penambahan dan saiz zarah bahan yang dikenakan. Denda hilang kepada sanga lebih mudah daripada ketulan, dan aloi basah memperkenalkan hidrogen. Oleh itu, pembeli yang membandingkan gred harus bekerja dalam kos per kilogram mangan yang dipulihkan dan bukannya dalam kos setiap tan aloi, dan harus mengesahkan angka pemulihan pada haba mereka sendiri.
Pilih ferromangan karbon tinggi untuk produk berstruktur dan panjang di mana pengambilan karbon boleh diterima dan kos mangan seunit adalah keutamaan.
Pilih ferromangan karbon sederhana untuk gred penempaan, spring dan kejuruteraan di mana siling karbon adalah nyata tetapi tidak terlalu ketat.
Pilih ferromangan karbon rendah untuk gred bebas helaian, karbon rendah dan interstisial-dan untuk sebarang haba yang bajet karbon tidak dapat menyerap 0.02% tambahan.
Nyatakan had gred yang berkenaan terhadap ISO 5446, ASTM A99/A99M atau GB/T 3795, dan memerlukan pensijilan lot mangan, karbon, silikon, fosforus dan sulfur.
Soalan Lazim
S: Bolehkah feromangan karbon sederhana digunakan dalam keluli karbon rendah?
Ya, di mana bajet karbon membenarkan. Penambahan itu meningkatkan karbon sebanyak kira-kira 0.015-0.020% setiap tan yang ditambahkan pada haba 100 tan, jadi ia sesuai untuk banyak gred karbon rendah tetapi bukan untuk helaian bebas interstisial atau ditentukan dengan ketat.
S: Apakah kandungan karbon yang membezakan ferromangan karbon sederhana?
Gred karbon sederhana komersial biasa membawa kira-kira 1.0-2.0% karbon, berbanding dengan 6.0-7.5% dalam gred karbon tinggi dan 0.5% atau kurang dalam gred karbon rendah. Had tepat mengikut gred dan spesifikasi pembekal yang dipersetujui.
S: Adakah mangan mengurangkan kerapuhan dalam keluli karbon tinggi?
Mangan meningkatkan kebolehkerasan dan, dengan rawatan haba yang betul, membantu mengimbangi kekerasan terhadap keliatan. Ia tidak menghilangkan keperluan untuk pembajaan, dan austenit tertahan yang berlebihan boleh menjadikan bahagian karbon tinggi kurang stabil dan bukannya lebih keras.
S: Berapa banyak mangan yang perlu ada dalam keluli spring?
Gred keluli musim bunga biasanya mengandungi kira-kira 0.50-1.00% mangan bersama silikon dan kromium, dengan julat tepat yang ditetapkan oleh spesifikasi gred dan kebolehkerasan yang diperlukan untuk bahagian wayar atau bar.
S: Mengapa keluli galas menyekat mangan dengan begitu ketat?
Keluli galas kromium karbon tinggi sudah beroperasi berhampiran had karbonnya dan bergantung pada struktur mikro yang sangat terkawal untuk hayat lesu. Mangan disimpan dalam jalur sempit kira-kira 0.25-0.45% untuk mengelakkan austenit tertahan berlebihan dan ketidakstabilan dimensi.
S: Adakah feromangan karbon sederhana lebih mahal bagi setiap unit mangan?
Secara amnya ya, kerana penapisan tambahan dan kandungan karbon yang lebih rendah. Ia adalah wajar apabila siling karbon keluli menjadikan penambahan karbon tinggi mustahil tanpa produk spesifikasi yang luar.
