Kako se molibden koristi u čeliku: Kaljivost, čvrstoća i otpornost na koroziju

Molibden je jedan od najsvestranijih legirajućih elemenata koji su dostupni proizvođačima čelika. Čak i mali dodaci, često ispod jedan posto, mijenjaju način na koji se čelik stvrdnjava, kako se ponaša na visokim temperaturama i kako se odupire određenim korozivnim medijima. Čini se da se u specifikacijama razlikuje kao ASTM A335 krom-molibdenska kotlovska cijev, AISI 4140 kaljena i poboljšana šipka i austenitni nehrđajući čelik tipa 316, zbog čega je razumijevanje onoga što molibden radi prvi korak u odabiru kvalitete.

Što molibden radi unutar čelične matrice

Molibden se otapa u feritu i, budući da je snažan tvorac karbida, također se kombinira s ugljikom u obliku stabilnih legiranih karbida. U čvrstoj otopini podiže temperaturu na kojoj čelik počinje omekšavati, tako da se čvrstoća zadržava dulje tijekom kaljenja i u vrućem radu. Kao sredstvo za formiranje karbida doprinosi sekundarnom otvrdnjavanju, poboljšava raspodjelu karbida i pomaže stabilizirati mikrostrukturu protiv ogrubljenja. Zajedno ovi učinci objašnjavaju tri svojstva zbog kojih se molibden kupuje: sposobnost kaljenja, čvrstoću na visokim-temperaturama i otpornost na koroziju.

Stvrdljivost: Niža stopa kaljenja za istu čvrstoću

Prokaljivost opisuje koliko duboko u presjeku se čelik može očvrsnuti. Molibden je jedan od najučinkovitijih promotora očvrsljivosti: on usporava transformaciju austenita u perlit i bainit, tako da kritična brzina hlađenja potrebna za proizvodnju martenzita pada. U proizvodnom smislu to znači da se teški dio može očvrsnuti kaljenjem u ulju ili čak zračnim hlađenjem, umjesto ozbiljnog kaljenja vodom. Nježnije kaljenje smanjuje izobličenje, zaostalo naprezanje i rizik od pucanja pri kaljenju, što je odlučujuće za osovine, zupčanike, matrice i velike otkivke koji se ne mogu brusiti natrag na veličinu nakon toplinske obrade.

Otpornost na-visoku temperaturu, puzanje i kaljenje

Na povišenoj temperaturi molibden ojačava matricu i sprječava spajanje karbida, povećavajući otpornost na puzanje i lomnu čvrstoću. Upravo zbog toga postoje vrste krom-molibdenskih kotlova i tlačnih posuda: čelik od 0,5Mo kao što su ASTM A335 P1 i A213 T1, 1,25Cr-0,5Mo kao A335 P11 i A213 T11, 2,25Cr-1Mo kao A335 P22 i A213 T22, i 9Cr-1Mo kao A335 P9. U kaljenim i poboljšanim čelicima, molibden odgađa omekšavanje tijekom kaljenja, tako da dio zadržava svoju tvrdoću i otpornost na trošenje na radnoj temperaturi. Mali dodaci molibdena također se koriste za smanjenje osjetljivosti na krtost kod čelika koji sadrže krom.

Otpornost na koroziju i uloga molibdena u nehrđajućem čeliku

Kao i krom, molibden utječe na otpornost čelika na koroziju. U austenitnom nehrđajućem čeliku poboljšava otpornost na rupičastu i pukotinsku koroziju u okruženjima koja sadrže kloride, zbog čega tip 316 i njegova varijanta s niskim udjelom ugljika 316L nose 2,00 do 3,00% Mo i odabiru se iznad 304 za pomorske, kemijske i procesne pogone. Molibden također poboljšava performanse u smanjenju kiselosti, što ga čini standardnim dodatkom u čelicima za opremu za sumpornu i fosfornu kiselinu. Kombinirani učinak kroma, molibdena i dušika obično se uspoređuje koristeći ekvivalentni broj otpornosti na piting izražen kao Cr + 3.3 Mo + 16 N, jednostavno rangiranje koje kupci koriste kada uspoređuju kvalitete nehrđajućeg čelika.

Tipični ležajevi-molibdena i praksa dodavanja

Molibden ulazi u talinu kao feromolibden, najčešće stupnja FeMo60 koji sadrži 55 do 65% Mo, dodaje se u peći ili u loncu nakon propuhavanja kisikom. Iskorištenje je visoko i predvidljivo, tako da se dodatak izračunava iz ciljane analize i zatim potvrđuje na lijevanom uzorku optičkom emisijskom spektroskopijom. Za kritična zagrijavanja daljnje-ispitivanje je jednako izravno: tvrdoća i očvrsljivost pomoću Jominy end quench testa, vlačna svojstva iz zasebno lijevanog kupona i, za nehrđajuće stupnjeve, ispitivanje interkristalne korozije gdje to specifikacija zahtijeva.

Često postavljana pitanja

P: Zašto se molibden dodaje čeliku?
O: Dodaje se kako bi se povećala očvrsljivost, povećala -čvrstoća na visoke{0}}temperature i otpornost na puzanje te poboljšala otpornost na rupičastu i pukotinsku koroziju. Također odgađa omekšavanje tijekom kaljenja, tako da se tvrdoća zadržava na radnoj temperaturi.

P: Kako molibden poboljšava očvrsljivost?
O: Usporava transformaciju austenita u perlit i bainit, što smanjuje brzinu hlađenja potrebnu za stvaranje martenzita. Debeli dijelovi tada se mogu kaliti u ulju ili zraku umjesto u vodi, smanjujući rizik od izobličenja i pucanja.

P: Koji čelici sadrže molibden?
O: Krom-molibdenski čelici za kotlove i tlačne posude kao što su A335 P1, P11, P22 i P9, kaljene i poboljšane vrste šipki kao što su 4140 i 4340, mnogi alatni čelici i nehrđajući čelici koji sadrže molibden kao što su tip 316 i 316L.

P: Koliko molibdena ima u nehrđajućem čeliku 316?
O: Tip 316 i njegova varijanta s niskim udjelom ugljika 316L navode 2,00 do 3,00% molibdena. Taj dodatak je ono što ih odvaja od tipa 304 i daje im bolju otpornost na kloride.

P: Utječe li molibden na žilavost?
O: Pravilnom toplinskom obradom poboljšava ravnotežu čvrstoće i žilavosti pročišćavanjem karbida i povećanjem otpornosti na kaljenje. Bez kontrole temperature kaljenja i razine nečistoća, korist se može izgubiti zbog krtosti, pa se toplinska obrada navodi zajedno s kemijom.

P: U kojem obliku se molibden puni u peć?
O: Feromolibden, obično stupanj FeMo60 s 55 do 65% Mo, standardni je dodatak, napunjen tako da se potpuno otopi i potvrđuje se analizom lijevanog uzorka.