La adición de diferentes elementos metálicos en una aleación puede afectar significativamente sus propiedades mecánicas (como resistencia, dureza, ductilidad, tenacidad, resistencia a la corrosión, etc.). Los siguientes son los roles de los elementos metálicos comunes en las aleaciones y sus efectos sobre las propiedades mecánicas:

1. Carbono (c)

Uso: se encuentra principalmente en el acero y el hierro fundido, formando carburos con hierro (como Fe3c).

Influencia:

Resistencia/dureza: el aumento del contenido de carbono aumenta significativamente la dureza y la resistencia (como el acero al alto de carbono), pero las cantidades excesivas pueden conducir a la fragilidad.

Ductilidad: cuanto mayor sea el contenido de carbono, menor será la ductilidad y la tenacidad.

Soldabilidad: el acero alto en carbono tiene propiedades de soldadura deficientes.

2. Cromo (CR)

Use: elemento clave para acero inoxidable (como 304, 316) y acero para herramientas.

Influencia:

Resistencia a la corrosión: forma una película de óxido pasivo (CR2O3) para mejorar la resistencia a la oxidación y la resistencia a la corrosión.

Dureza/resistencia: forma carburos con carbono (como CR23C6) para mejorar la dureza y la resistencia al desgaste.

Rendimiento de alta temperatura: mejora la alta resistencia a la temperatura (como el acero resistente al calor).

3. Níquel (NI)

Aplicaciones: Acero inoxidable (como 304), aleaciones de alta temperatura (como Inconel) y aleaciones resistentes a la corrosión.

Influencia:

Hardness: mejora la tenacidad y la ductilidad de baja temperatura (como el acero del níquel para entornos de baja temperatura).

Resistencia a la corrosión: mejora la resistencia a los ácidos y al álcalis.

Estabilización de austenita: en acero inoxidable, coopera con cromo para formar una estructura austenítica (como el acero 304).

4. Molibdeno (MO)

Aplicaciones: Acero de alta resistencia (como 4140), acero inoxidable (como 316) y aleaciones de alta temperatura.

Influencia:

Resistencia a la resistencia/calor: mejora la alta resistencia a la temperatura y la resistencia a la fluencia.

Resistencia a la corrosión: mejora la resistencia a la corrosión del estrés por cloruro (como el acero inoxidable 316).

Refinamiento de grano: mejora la enduribilidad.

5. Manganeso (MN)

Aplicaciones: Acero al carbono (como A36), acero de baja aleación de alta resistencia (HSLA) y acero de manganeso austenítico (como Hadfield Steel).

Influencia:

Desoxidación/desulfurización: reduce los efectos nocivos del azufre (forma MNS en lugar de FES).

La enduribilidad: mejora la enduribilidad y la resistencia al desgaste (por ejemplo, acero de manganeso alto para cubos de excavadores).

Estabilización de austenita: reemplazo parcial de níquel en acero inoxidable.

6. Silicon (SI)

Usos: acero de primavera (por ejemplo, 65mn), acero eléctrico y aleaciones de aluminio (por ejemplo, serie 4xxx).

Influencet:

Resistencia/elasticidad: mejora la resistencia y el límite elástico del acero (por ejemplo, acero de primavera de silicio-manganeso).

Desoxidizador: elimina el oxígeno durante la fabricación de acero.

Propiedades magnéticas: mejora la permeabilidad magnética del acero eléctrico.

7. Aluminio (AL)

Usos: aleaciones de aluminio (por ejemplo, 6061), aleaciones de alta temperatura (por ejemplo, Fe-CR-Al) y desoxidantes.

Influencia:

Ligero: reduce la densidad (las aleaciones de aluminio son aproximadamente 2/3 más ligeras que el acero).

Resistencia a la corrosión: forma una película protectora AL2O3.

Refinamiento de grano: inhibe el crecimiento de grano en el acero.

8. Titanio (TI)

Aplicaciones: aleaciones de titanio (por ejemplo, TI-6Al-4V), aceros inoxidables (por ejemplo, 321) y aleaciones de alta temperatura.

Influencia:

Relación de resistencia/peso: las aleaciones de titanio tienen una fuerza específica extremadamente alta.

Resistencia a la corrosión: resiste el agua de mar y la corrosión de cloruro.

Formación de carburo: fija el carbono en el acero para evitar la corrosión intergranular (por ejemplo, acero inoxidable).

9. Cobre (Cu)

Aplicaciones: latón (Cu-Zn), bronce (Cu-SN) y aceros endurecientes por precipitación (por ejemplo, 17-4 ph).

Influencia:

Resistencia a la corrosión: mejora la resistencia a la corrosión atmosférica (por ejemplo, acero a meteorización).

Conductividad eléctrica/térmica: las aleaciones de cobre tienen una excelente conductividad eléctrica.

Fortalecimiento de la precipitación: Forma la fase ε-CU en el acero (p. Ej., 17-4ph, acero inoxidable).

10. Vanadium (V)

Aplicaciones: Aceros de herramientas (por ejemplo D2), aceros de baja aleación de alta resistencia (HSLA).

Influencia:

Refinamiento de grano: formación de carbonitruros (como VC) para inhibir el crecimiento del grano.

Resistencia/resistencia: mejorar la fuerza mientras mantiene la tenacidad (como el acero HSLA).

11. Tungsteno (W)

Aplicaciones: acero de alta velocidad (como M2), carburo cementado (WC-Co) y aleaciones de alta temperatura.

Influencia:

Dureza de alta temperatura: formación de carburos resistentes al desgaste (como W2C).

Dureza roja: el acero de alta velocidad mantiene la dureza a altas temperaturas.

12. Zinc (Zn)

Aplicaciones: acero galvanizado (prevención de óxido), latón (Cu-Zn) y aleaciones de aluminio (como la serie 7xxx).

Influencia:

Protección del ánodo de sacrificio: la capa de zinc protege la matriz de acero.

Resistencia: forma una fase de fortalecimiento en aleaciones de aluminio (como Zn-Mg-CU, 7075 Aluminio Alean).

Resumen: La influencia central de los elementos en las propiedades mecánicas.

Al ajustar el contenido y la combinación de estos elementos, las aleaciones se pueden diseñar para satisfacer las necesidades específicas (como aceros de alta resistencia, aleaciones resistentes a la corrosión o aleaciones de alta temperatura).