Ini adalah tradisi lama untuk mendiskusikan berbagai elemen paduan dalam hal properti mereka menganugerahkan pada baja. Sebagai contoh, aturan adalah bahwa Kromium (Cr) membuat baja keras sedangkan Nikel (Ni) dan Mangan (Mn) membuat itu sulit. Dalam mengatakan hal ini, orang harus beberapa jenis baja dalam pikiran dan mentransfer sifat baja khusus kepada elemen paduan yang dianggap memiliki pengaruh terbesar pada baja yang sedang dipertimbangkan. Metode penalaran ini dapat memberikan kesan palsu dan contoh-contoh berikut akan menggambarkan hal ini.
Ketika kita mengatakan bahwa Kr membuat baja keras dan memakai-mungkin kita menolak mengaitkan hal ini dengan 2% C, 12% Cr alat kelas baja, yang pada kenyataannya tidak pengerasan menjadi sangat keras dan sulit mengenakan. Tapi jika, di sisi lain, kita memilih baja mengandung 0,10% C dan 12% Cr, kekerasan pada pengerasan diperoleh sangat sederhana.
Memang benar bahwa baja Mn meningkatkan ketangguhan jika kita ada dalam pikiran yang 13% mangan baja, yang disebut Hadfield baja. Dalam konsentrasi antara l% dan 5%, namun, Mn dapat menghasilkan efek variabel pada sifat-sifat itu baja paduan dengan. Ketangguhan mungkin baik meningkat atau menurun.
Sebuah properti yang sangat penting adalah kemampuan unsur-unsur paduan untuk mempromosikan pembentukan fasa tertentu atau untuk menstabilkan itu. Unsur-unsur ini dikelompokkan sebagai pembentuk austenit, ferit-membentuk, karbida-membentuk dan nitrida-elemen pembentukan.
Unsur pembentuk austenit
Unsur-unsur C, Ni dan Mn adalah yang paling penting dalam kelompok ini. Jumlah cukup besar atau Mn Ni membuat austenitik baja bahkan pada suhu kamar. Contoh dari hal ini adalah apa yang disebut Hadfield baja yang mengandung 13% Mn, 1,2% Cr dan l% C. Dalam hal ini baik baja Mn dan C mengambil bagian dalam menstabilkan austenit. Contoh lain adalah stainless steel austenitik mengandung 18% Cr dan 8% Ni.
Diagram kesetimbangan besi-nikel, Gambar 1, menunjukkan bagaimana rentang stabilitas austenit meningkat dengan meningkatnya Ni-konten.
1. Fe-Ni diagram kesetimbangan
Paduan yang mengandung 10% Ni menjadi sepenuhnya austenitik jika dipanaskan sampai 700 ° C. Pada pendinginan, transformasi dari g untuk yang terjadi dalam rentang temperatur 700-300 ° C.
Unsur-unsur pembentuk ferit
Unsur yang paling penting dalam kelompok ini adalah Cr, Si, Mo, W dan Al. Rentang stabilitas ferit dalam paduan besi-kromium ditunjukkan pada Gambar 2. Fe-Cr paduan dalam keadaan padat berisi lebih dari 13% Cr adalah feritik sama sekali baru jadi suhu hingga meleleh. Feritik contoh lain dari baja adalah salah satu yang digunakan sebagai bahan lembar trafo. This is a low-carbon steel containing about 3% Si . Ini adalah baja karbon rendah mengandung sekitar 3% Si.
Gambar 2. Cr-Fe diagram kesetimbangan
Multi-paduan baja
Sebagian besar baja berisi minimal tiga komponen. Konstitusi baja tersebut dapat disimpulkan dari diagram fasa terner (3 komponen). Interpretasi diagram tersebut relatif sulit dan mereka nilai terbatas kepada orang-orang yang berhubungan dengan perawatan panas praktis karena mereka hanya mewakili kondisi kesetimbangan. Lebih jauh lagi, karena kebanyakan paduan mengandung lebih dari tiga komponen itu perlu untuk mencari cara lain untuk menilai efek dihasilkan oleh paduan elemen pada transformasi struktural yang terjadi selama perlakuan panas.
Salah satu pendekatan yang cukup baik adalah penggunaan Schaeffler diagram (lihat Gambar 3). Pembentuk austenit ditetapkan di sepanjang ordinat dan pembentuk ferit sepanjang absis. Diagram asli hanya berisi Ni dan Cr tetapi yang dimodifikasi diagram mencakup unsur-unsur lain dan memberikan mereka koefisien yang mengurangi mereka ke setara Ni atau Cr masing-masing. Diagram berlaku untuk tingkat pendinginan yang hasil dari pengelasan.
Gambar 3. Diubah Schaeffler Diagram
12% Cr baja yang mengandung 0,3% C adalah martensit, yang 0,3% C memberikan baja nikel setara dengan 9. Sebuah 18 / 8 baja (18% Cr, 8% Ni) adalah austenitik jika mengandung 0-0,5% C dan 2% Mn. Ni isi dari baja seperti biasanya disimpan antara 9% dan 10%.
Hadfield baja dengan 13% Mn (disebutkan di atas) adalah austenitik karena kandungan karbon yang tinggi. Hal ini harus dikurangi menjadi sekitar 0,20% menjadi martensit baja.
Unsur-unsur pembentuk karbida
Beberapa pembentuk ferit juga berfungsi sebagai pembentuk karbida. Mayoritas juga pembentuk karbida pembentuk ferit sehubungan dengan Fe. Kedekatan dari unsur-unsur dalam baris di bawah ini untuk karbon meningkat dari kiri ke kanan.
Cr, W, Mo, V, Ti, Nb, Ta, Zr. Cr, W, Mo, V, Ti, Nb, Ta, Zr.
Beberapa karbida mungkin akan disebut sebagai karbida khusus, yaitu non-besi karbida mengandung, seperti Cr7C3 W2C, VC, Mo2C. Ganda atau kompleks karbida mengandung Fe dan unsur pembentuk karbida, misalnya Fe4W2C.
Berkecepatan tinggi dan hot-alat kerja baja biasanya mengandung tiga jenis karbida, yang biasanya ditujukan M6C, M23C6 dan MC. Huruf M mewakili kolektif semua atom logam. Jadi Fe4W2C atau M6C mewakili Fe4Mo2C; M23C6 mewakili mewakili Cr23C6 dan MC VC atau V4C3.
Carbide stabilizer
Stabilitas karbida tergantung pada kehadiran elemen lain dalam baja. Bagaimana karbida yang stabil tergantung pada bagaimana elemen dipartisi antara sementit dan matriks. Rasio persentase, menurut beratnya, dari unsur yang terkandung dalam masing-masing dari kedua tahap disebut koefisien partisi K.
Perhatikan bahwa Mn, yang dengan sendirinya adalah mantan karbida sangat lemah, adalah relatif kuat penstabil karbida. Dalam prakteknya, Cr adalah elemen paduan paling sering digunakan sebagai penstabil karbida.
Malleable cast iron (yaitu besi cor putih yang dianggap lunak oleh perlakuan panas graphitizing disebut malleablizing) harus tidak mengandung Cr. Baja yang hanya berisi Si atau Ni rentan terhadap grafitisasi, tapi ini paling hanya dicegah oleh paduan dengan Cr.
Unsur-unsur pembentuk nitrida
Semua pembentuk karbida juga nitrida pembentuk. Nitrogen dapat diperkenalkan ke dalam permukaan baja oleh nitriding.
Dengan mengukur kekerasan baja paduan berbagai Nitrided adalah mungkin untuk menyelidiki kecenderungan dari berbagai elemen paduan untuk membentuk nitrida sulit atau untuk meningkatkan kekerasan baja oleh suatu mekanisme yang dikenal sebagai pengerasan presipitasi.
Hasil yang diperoleh oleh penyelidikan seperti ditunjukkan dalam Gambar 4, dari yang dapat dilihat bahwa hasil hardnesses sangat tinggi dari baja paduan dengan Al atau Ti dalam jumlah sekitar 1,5%.
Gambar 4. Efek dari penambahan unsur paduan pada kekerasan setelah nitriding komposisi: 0,25% C, 0,30% Si, 0,70% Mn 0,25% C, 0,30% Si, 0,70% Mn
Pada nitriding bahan dasar dalam Gambar 4, kekerasan sekitar 400 HV diperoleh dan menurut diagram kekerasan tidak berubah jika baja paduan dengan unsur Ni karena ini bukan merupakan mantan nitrida dan karenanya tidak memberikan sumbangan terhadap kekerasan pun meningkat.
