Kaip vienas pagrindinių geležies ir plieno legiruojančių elementų, aliuminis (Al) vaidina deoksidacijos ir grūdų rafinavimo vaidmenį, nes tai gali pagerinti plieno atsparumą smūgiams ir sumažinti trapumą šaltyje bei senėjimą. Aliuminis taip pat gali pagerinti plieno atsparumą korozijai, ypač jei naudojamas kartu su molibdenu, varis, silicis, chromas ir kiti elementai duos geresnių rezultatų. Įdėjus Al į Cr-Mo plieno arba Cr plieno, gali būti padidintas jo atsparumas dilimui, o Al sudėtyje esantis įrankis, turintis daug anglies, gali sukelti gedimo trapumą. Bet Al turės įtakos karšto plieno apdirbimui, suvirinimo ir pjovimo savybėms.
Jis plačiai naudojamas specialiuose lydiniuose, įskaitant nitridinį plieną, nerūdijantį rūgštims atsparų plieną, karščiui atsparų plieną, elektroterminį lydinį, kietą magnetinį ir minkštą magnetinį lydinį ir pan. Aliuminio poveikis plieno mikrostruktūrai ir terminiam apdorojimui 1. Al turi stiprų ryšį su deguonimi ir azotu, yra plieną deoksiduojančio azoto agentas. 2. Al ir anglis turi labai mažą afinitetą, paprastai nėra plieno aliuminio karbide. Aliuminis labai skatina anglies grafitizavimą, o pridėjus Cr, Ti, V, N ir kitų stiprių įmagnetinimų, alfa grafitas gali būti slopinamas. 3. Rafinuotas plienas turi gerinti plieno grūdų temperatūrą, tačiau kai kietojo tirpaus metalo aliuminio kiekis pliene viršija tam tikrą vertę, austenitinius grūdus lengva užauginti. 4. Al padidina plieno martensito pereinamąją temperatūrą ir sumažina likusį austenito kiekį po gesinimo, o tai priešinga kitiems legiruojantiems elementams, išskyrus kobalto.
Aliuminio poveikis plieno mechaninėms savybėms
1. Al sumažina plieno jautrumą tarpui, sumažina arba pašalina plieno senėjimo reiškinį, ypač sumažina plieno trapios pereinamosios temperatūros kietumą, pagerina plieno tvirtumą žemoje temperatūroje. 2. Aliuminis turi stipresnį kietą tirpalą stiprinantį poveikį. Feritinio Fe-Al lydinio atsparumas aukštai temperatūrai ir patvarumas yra geresni nei nerūdijančio plieno Martensitic 410. 3. Aukštesnės kokybės austenitinio Fe-All-Mn plieno savybės yra geresnės.
Aliuminio poveikis fiziniams ir cheminiams plieno savybėms
1. Al-Fe-Cr lydinyje gali sumažinti jo atsparumo temperatūros koeficientą, gali būti naudojamas kaip elektroterminio lydinio medžiaga. 2. Al sumažinkite transformatoriaus plieno šerdies nuostolius, panašius į elementą Si. 3. Pakankamas Al kiekis gali padaryti plieno paviršių pasyvų oksiduojančios rūgšties atsparumą korozijai ir pagerinti vandenilio sulfido atsparumą korozijai. Al yra nepalankus plieno atsparumui korozijai chloro dujose ir chlorido atmosferoje. 4. Plienas su pridėtu Al sukuria nitridinį paviršių susidarius aliuminio nitrido sluoksniui, gali pagerinti kietumą ir nuovargio stiprumą, pagerinti atsparumą dilimui. 5. Al kaip legiravimo elementas gali žymiai pagerinti plieno atsparumą oksidacijai. Padengimas plieno paviršiumi ar jo apšvietimas gali pagerinti jo atsparumą oksidacijai ir atsparumą korozijai. 6. Al turi neigiamą poveikį karšto suvirinimo ir pjovimo darbams.
Aliuminio palyginimas su nerūdijančiu plienu
1. Aliuminis (AI) yra vienas elementas gryna forma. Tačiau siekiant padidinti jo stiprumą ir fizines savybes, su juo legiruojami įvairūs elementai, tokie kaip manganas, silicis, cinkas, varis ir kt. 2. Nerūdijantis plienas yra ryškiai sidabrinės spalvos, labai blizgantis. 3. Bet kurio metalo kietumas yra jo atsparumas deformacijai. Nerūdijantis plienas yra žymiai kietesnis nei aliuminis. 4. Metalo tankis turi įtakos jo svoriui. Nerūdijantis plienas yra tris kartus sunkesnis už aliuminį. 5. Aliuminis yra lengvas ir pakankamai tvirtas, todėl jam būdingas didelis stiprumo ir svorio santykis. 6. Nerūdijantis plienas pasižymi dideliu atsparumu korozijai. 7. Nerūdijantis plienas yra stipresnis ir kietesnis nei aliuminis. 8. Dėl mažo aliuminio kietumo jis yra labai patogus apdirbamui. 9. Formavimas: aliuminis lengvai formuojamas, o nerūdijantis plienas yra kietas ir mažiau lankstus. 10. Aliuminis nėra feromagnetinis; nerūdijantis plienas gali būti magnetinis priklausomai nuo tipo. 11. Nerūdijantis plienas turi didesnę takumo ribą, o grynas aliuminis - mažą. 12. Nerūdijantis plienas turi apie 34.4 kartų didesnį atsparumą tempimui nei grynas aliuminis. 13. Aliuminis turi mažesnį šlyties atsparumą nei nerūdijantis plienas. 14-15. Aliuminis turi elektrinį laidumą 37.7 mln. S/m (61 % IACS), nerūdijantis plienas - apie 1.45 mln. S/m (mažiau nei 3 % IACS). 16. Aliuminis turi žemą lydymosi temperatūrą ir didelį šilumos laidumą, o nerūdijantis plienas - aukštesnę lydymosi temperatūrą ir mažesnį šilumos laidumą. 17. Aliuminio gamyba ir aplinkos poveikis: aliuminis sunaudoja daug energijos lydymui, o nerūdijantis plienas - ilgaamžiškesnis ir daug kartų perdirbamas. 18. Aliuminis reaguoja su rūgštimis ir šarmais; nerūdijantis plienas yra cheminis atsparus daugeliui maisto ar aplinkos sąlygoms. 19. Aliuminis yra plačiai prieinamas ir pigesnis už nerūdijantį plieną; nerūdijantis plienas yra brangesnis, bet stiprumo ir atsparumo atžvilgiu vertas investicijos.
Kur naudoti kurias medžiagas
- Aliuminis - lengvas, geras šilumos laidininkas, geras pasirinkimas aviacijos, lengvoms konstrukcijoms, plėtinėms, paveikslams ir gundančiai formoms; mažiau atsparus korozijai nei nerūdijantis plienas, tačiau gali būti patobulintas anodavimu ar danga.
- Nerūdijantis plienas - itin atsparus korozijai, didelis atsparumas karščiui, aukštas stiprumas, tinkamas sunkioms ir konstrukcinėms užduotims, bet sunkesnis ir brangesnis, mažiau išsklaidantis šilumą.
Praktinis palyginimas ekonomikoje ir gamybos kontekste
Aliuminis plačiai prieinamas ir pigesnis negu nerūdijantis plienas; nerūdijantis plienas yra brangesnis, bet atsparus korozijai ir aukštai temperatūrai. Nerūdijantis plienas tinka sunkiems darbams, didelėms apkrovoms ir drėgmei bei chloridinei aplinkai. Aliuminis idealiai tinka lengviems konstrukcijų dalių formavimui, kur svarbus svoris ir lengvas įgyvendinimas; puikiai tinka aviacijos, elektronikos ir daugelio lengvųjų pramonės sričių programoms. Visi sprendimai priklauso nuo taikymo, kainos, svorio, korozijos atsparumo ir procesų specifikacijų.
Standartinės pastabos apie paviršinį apdirbimą: Aliuminį galima anoduoti, kad būtų sukurtos ryškios, patvarios spalvos apdailos; nerūdijantį plieną galima poliruoti iki veidrodžio ir pritaikyti įvairias paviršiaus apdailos galimybes. Dešimtmečių naudojimo praktika rodo, kad dideli aliuminio paviršiai gali būti apdirbami be papildomo paviršiaus apdorojimo, kai膺 frezavimo trajektorijos ir įrankiai suprojektuoti taip, kad sumažintų matomas žymes. Deimantiniai įrankiai pagerina paviršiaus kokybę aliuminyje, lyginant su karbido įrankiais, ypač esant dideliems plokščių paviršiams.
Praktiniai patarimai projektavimo ir gamybos inžinerijai
- Turint didelių aliuminio paviršių pavyzdžių, paviršiaus šiurkštumas turi būti Ra1.6 ir reikia užtikrinti, kad visi duomenys bei kontūrai atitiktų standartus be papildomo apdirbimo.
- Perėjant prie didelio skersmens frezos su deimantiniu įdėklu, sumažinamos frezos įjungimo žymės ir pagerinama paviršiaus kokybė.
- Pasirinkti nerūdijantį plieną, kai reikalingas didesnis atsparumas korozijai ir aukštai temperatūrai; pasirinkimas turi atitikti projekto reikalavimus dėl svorio, našumo ir biudžeto.
- Atliekant tyrimus, naudoti PMI teigiamą identifikavimą, XRF ar OES testavimą, kad tiksliai identifikuoti lydinius ir klasę.
- Apsaugoti sujungimus tarp aliuminio ir nerūdijančio plieno su izoliacijos danga arba dangomis, kad būtų išvengta galvaninės korozijos.
Dažniausiai užduodami klausimai ir praktiniai atsakymai
Ar aliuminis rūdija? Netrūdi, o oksiduojasi, sudarydamas ploną aliuminio oksido sluoksnį, kuris suteikia korozijai atsparumą ir „savęs gydymo“ savybę. Tačiau jūros ar rūgštinėse aplinkose oksido plėvelė gali sugesti, todėl korozija gali pasireikšti. Nerūdijantis plienas turi chromo oksido sluoksnį, kuris teikia išskirtinį atsparumą korozijai, įskaitant chloridus ir drėgnesnes aplinkas.
Kada rinktis aliuminį arba nerūdijantį plieną? Jei reikia lengvumo ir didelio šilumos laidumo, o aplinka nėra itin agresyvi korozijai ar aukštai temperatūrai, aliuminis yra geras pasirinkimas. Jei prioritetas - atsparumas korozijai, mechaninis stiprumas ir darbas sudėtingoje pramonėje, rinkitės nerūdijantį plieną.