Du har inte precis rätt. Syftet med Cr och Ni i rostfritt stål, förutom den rostfria delen, är att skräddarsy mikrostrukturen. Cr främjar ferrit, Ni främjar austenit. Andra element har liknande effekter och måste beaktas. Se upp för att karbidbildningen förändrar egenskaper och minskar svetsbarheten.
De tre olika graferna visar tre olika uppsättningar av ekvivalenter. Schaeffler redovisar Ni / C / Mn vs Cr / Mo / Si / Nb. De Long står för kväve som en ytterligare Ni-ekvivalent. WRC-diagrammet redovisar Ni / C / N / Cu och Cr / Mo / Nb. Effektivitetsförhållandena skiljer sig mellan de olika graferna. Vad som händer emellan dessa olika ekvivalenter är inte klart, så var försiktig med modelleringskombinationer som inte uppfyller kraven i ett diagram individuellt. Om du till exempel har både Cu och Si kan ingen av graferna identifiera vilka mikrostrukturer som kommer att inträffa. Ditt program kan göra interpoleringar, men du bör varna alla användare du har gjort så att resultaten kanske inte är korrekta.
Stabiliseringselement för mikrostruktur
Var och en av diagrammen har två axlar och punkter i diagrammet motsvarar förväntade mikrostrukturer. Varje axel är associerad med antingen kromekvivalenter eller nickelekvivalenter , vanligtvis med den första på den horisontella axeln och den senare på den vertikala axeln. I stål är krom en ferritstabilisator , vilket innebär att stål som är rik på krom tenderar att bilda ferritiska mikrostrukturer. Däremot är nickel en austenitstabilisator och stål som är rik på nickel tenderar att bilda austenit. Naturligtvis återspeglar alla tre diagrammen detta, med övre vänstra regioner med hög Ni-ekvivalent, låg Cr-ekvivalent och hög austenit och nedre högra regioner har motsatsen. Se Schaeffler-diagrammet nedan (de andra två har liknande övergripande utseende).
Tanken bakom en ekvivalent är att den ger en uppskattning av effekten av olika legeringselement på stabilisering av ferrit eller austenit. Vissa element är "bättre" på att stabilisera sin respektive mikrostruktur än andra. Till exempel stabiliserar kol austenit 30 gånger mer effektivt än nickel, medan mangan är ungefär hälften så effektivt som nickel. Naturligtvis, om du vill ha austenit, kan du inte bara ladda upp stålet med kol eller det blir extremt sprött och svårt att arbeta med. Det faktum att olika element har olika effektiviteter är det som gör det möjligt för ingenjörer att skräddarsy stålegenskaper.
Som noterats på axlarna i detta diagram, inkluderar Cr- och Ni-ekvivalenterna mer än bara de två elementen. Specifikt är kol och mangan austenitstabilisatorer, medan molybden, kisel och niob är ferritstabilisatorer. En mer fullständig (men förmodligen inte uttömmande) lista av varje typ:
- Ferritstabilisatorer: Cr, Si, Mo, W, Al, Ti, Nb
- Austenitstabilisatorer: Ni, C, Mn, N
Förutom ferrit- och austenitstabilisatorer bildar vissa element också karbider och nitrider, speciellt
- Karbidbildare: Cr , W, Mo, V, Ti, Nb, Ta, Zr
vilket kan öka styrkan men minska duktiliteten. De kan också minska utmattningsegenskaperna genom att tillhandahålla sprickkärnbildningsställen och kan ändra krypegenskaper. Hårdmetallformare kan också minska svetsbarheten eftersom de tenderar att bildas vid mikrostrukturgränser när de stelnar snabbt och sedan får svalna långsamt. Spröda mikrostrukturgränser, som med karbider, tenderar att orsaka överdriven sprödhet i svetsen och minskar kraftigt stöthåligheten.
Varför fungerar stabiliserande element?
Stål med låg kolhalt går igenom tre faser när det stelnar och svalnar, och börjar med ferrit $ \ delta $ -järn, austenit $ \ gamma $ -järn och sedan ferrit $ \ alpha $ -järn. Observera att i Fe-Cr-fasdiagrammet som visas nedan, att de övre och nedre ferritregionerna vid den vertikala axeln för rent järn så småningom smälter samman med ökande Cr och rör sig rätt på diagrammet. Detta indikerar att Cr stabiliserar, i termodynamisk mening, ferritfasen: det är mer energiskt gynnsamt med högt Cr-innehåll. Den omvända effekten inträffar med ökande Ni, så att austenitregionen sprider sig utåt, vilket eliminerar båda ferritregionerna, vilket framgår av Fe-Ni-fasdiagrammet. Ni gör austenit mer energiskt gynnsamt.
Se den här länken för en bra utgångspunkt för mer information.
Hur ska jag använda diagrammen?
Schaeffler-diagrammet tar hänsyn till följande ekvivalenter:
- $ \ textrm {Ni eq} = \ textrm {Ni} +30 \ times \ textrm {C} +0.5 \ times \ textrm {Mn} $
- $ \ textrm {Cr eq} = \ textrm {Cr} + \ textrm {Mo} +1.5 \ times \ textrm {Si} +0.5 \ times \ textrm {Nb} $
Diagrammet De Long har:
- $ \ textrm {Ni eq} = \ textrm {Ni} +30 \ times \ textrm {C} +0.5 \ times \ textrm {Mn} +30 \ times \ textrm { N} $
- $ \ textrm {Cr eq} = \ textrm {Cr} + \ textrm {Mo} +1.5 \ times \ textrm {Si} +0.5 \ times \ textrm {Nb} $
Diagrammet i rostfritt stål WRC-1992 har:
- $ \ textrm {Ni eq} = \ textrm {Ni} +35 \ times \ textrm {C} +30 \ times \ textrm {N} +0.25 \ times \ textrm {Cu} $
- $ \ textrm {Cr eq} = \ textrm {Cr} + \ textrm {Mo} +0.7 \ times \ textrm {Nb} $
Källor för Schaeffler och De Long och WRC-1992. Diagrammen är endast strikt giltiga när endast relevanta motsvarande stabiliserande element finns i betydande mängder, och inga andra stabilisatorer är närvarande. Om endast Cr och Ni finns, bör något av diagrammen vara korrekta, men du kanske vill verifiera att de indikerar samma mikrostrukturer med samma värden som Cr och Ni. Däremot, om både Cu och Si är närvarande i ett material, bör inget av diagrammen förväntas ge korrekta resultat. Det är möjligt att interpolera mellan diagrammen, men en sådan modell skulle vara en ny modell och bör valideras experimentellt innan den hävdas vara användbar eller korrekt. Användarna bör åtminstone varnas för att sådan interpolering sker.