Քիմիական տարրերի ազդեցությունը պողպատե թիթեղի հատկությունների վրա
Երկաթ-ածխածնային համաձուլվածքը, որի ածխածնի պարունակությունը 2.11%-ից պակաս է, կոչվում է պողպատ: Բացի երկաթի (Fe) և ածխածնի (C) նման քիմիական բաղադրիչներից, պողպատը պարունակում է նաև փոքր քանակությամբ սիլիցիում (Si), մանգան (Mn), ֆոսֆոր (P), ծծումբ (S), թթվածին (O), ազոտ (N), նիոբիում (Nb) և տիտան (Ti): Պողպատի հատկությունների վրա տարածված քիմիական տարրերի ազդեցությունը հետևյալն է.
1. Ածխածին (C): Պողպատում ածխածնի պարունակության աճին զուգընթաց աճում են հոսունության և ձգման ամրությունը, սակայն պլաստիկությունը և հարվածային դիմադրությունը նվազում են։ Սակայն, երբ ածխածնի պարունակությունը գերազանցում է 0.23%-ը, պողպատի եռակցման ունակությունը վատանում է։ Հետևաբար, եռակցման համար օգտագործվող ցածր համաձուլվածքային կառուցվածքային պողպատի ածխածնի պարունակությունը սովորաբար չի գերազանցում 0.20%-ը։ Ածխածնի պարունակության աճը նաև կնվազեցնի պողպատի մթնոլորտային կոռոզիոն դիմադրությունը, իսկ բարձր ածխածնային պողպատը հեշտությամբ կոռոզիայի է ենթարկվում բաց օդում։ Բացի այդ, ածխածինը կարող է մեծացնել պողպատի ցրտահարությունը և ծերացման նկատմամբ զգայունությունը։
2. Սիլիցիում (Si): Սիլիցիումը պողպատի արտադրության գործընթացում ուժեղ դեօքսիդիչ է, և սիլիցիումի պարունակությունը մշակված պողպատում սովորաբար կազմում է 0.12%-0.37%: Եթե պողպատում սիլիցիումի պարունակությունը գերազանցում է 0.50%-ը, սիլիցիումը կոչվում է համաձուլվածքային տարր: Սիլիցիումը կարող է զգալիորեն բարելավել պողպատի առաձգականության սահմանը, հոսունության սահմանը և ձգման ամրությունը և լայնորեն օգտագործվում է որպես զսպանակային պողպատ: Հալված և կոփված կառուցվածքային պողպատին 1.0-1.2% սիլիցիում ավելացնելը կարող է մեծացնել ամրությունը 15-20%-ով: Սիլիցիումի, մոլիբդենի, վոլֆրամի և քրոմի հետ համատեղ այն կարող է բարելավել կոռոզիայի և օքսիդացման դիմադրությունը և կարող է օգտագործվել ջերմակայուն պողպատ արտադրելու համար: Ցածր ածխածնային պողպատը, որը պարունակում է 1.0-4.0% սիլիցիում, ունի չափազանց բարձր մագնիսական թափանցելիություն, օգտագործվում է որպես էլեկտրական պողպատ էլեկտրաարդյունաբերության մեջ: Սիլիցիումի պարունակության աճը կնվազեցնի պողպատի եռակցման ունակությունը:
3. Մանգան (Mn): Մանգանը լավ դեօքսիդացնող և ծծմբազերծող միջոց է: Ընդհանուր առմամբ, պողպատը պարունակում է 0.30-0.50% մանգան: Երբ ածխածնային պողպատին ավելացվում է ավելի քան 0.70% մանգան, այն կոչվում է «մանգանային պողպատ»: Սովորական պողպատի համեմատ այն ոչ միայն ունի բավարար ամրություն, այլև ավելի բարձր ամրություն և կարծրություն, ինչը բարելավում է պողպատի կարծրացման և տաք մշակման ունակությունը: 11-14% մանգան պարունակող պողպատն ունի չափազանց բարձր մաշվածության դիմադրություն և հաճախ օգտագործվում է էքսկավատորային դույլերի, գնդիկավոր աղացների ծածկույթների և այլնի մեջ: Մանգանի պարունակության բարձրացման հետ մեկտեղ պողպատի կոռոզիոն դիմադրությունը թուլանում է, և եռակցման կատարողականությունը նվազում է:
4. Ֆոսֆոր (P): Ընդհանուր առմամբ, ֆոսֆորը պողպատի վնասակար տարր է, որը բարելավում է պողպատի ամրությունը, բայց նվազեցնում է պողպատի պլաստիկությունն ու կարծրությունը, մեծացնում է պողպատի սառը փխրունությունը և վատթարացնում եռակցման և սառը ծռման կատարողականը: Հետևաբար, սովորաբար պահանջվում է, որ պողպատում ֆոսֆորի պարունակությունը լինի 0.045%-ից պակաս, և բարձրորակ պողպատի պահանջը ցածր լինի:
5. Ծծումբ (S): Սովորական պայմաններում ծծումբը նույնպես վնասակար տարր է: Այն պողպատը դարձնում է տաք վիճակում փխրուն, նվազեցնում է պողպատի ճկունությունն ու կարծրությունը, ինչպես նաև ճաքեր է առաջացնում կռման և գլանման ժամանակ: Ծծումբը նաև վնասակար է եռակցման կատարողականի համար և նվազեցնում է կոռոզիոն դիմադրությունը: Հետևաբար, ծծմբի պարունակությունը սովորաբար կազմում է 0.055%-ից պակաս, իսկ բարձրորակ պողպատը՝ 0.040%-ից պակաս: Պողպատին 0.08-0.20% ծծումբ ավելացնելը կարող է բարելավել մեքենայացման անկարողությունը, որը սովորաբար կոչվում է ազատ կտրող պողպատ:
6. Ալյումին (Al): Ալյումինը պողպատի մեջ լայնորեն օգտագործվող դեօքսիդացնող միջոց է: Պողպատին փոքր քանակությամբ ալյումին ավելացնելը կարող է բարելավել հատիկների չափը և բարելավել հարվածային ամրությունը: Ալյումինը նաև ունի օքսիդացման և կոռոզիայի դիմադրություն: Ալյումինի քրոմի և սիլիցիումի հետ համադրությունը կարող է զգալիորեն բարելավել պողպատի բարձր ջերմաստիճանային շերտազատման և բարձր ջերմաստիճանային կոռոզիոն դիմադրությունը: Ալյումինի թերությունն այն է, որ այն ազդում է պողպատի տաք մշակման, եռակցման և կտրման արդյունավետության վրա:
7. Թթվածին (O) և ազոտ (N). Թթվածինը և ազոտը վնասակար տարրեր են, որոնք կարող են ներթափանցել վառարանի գազից, երբ մետաղը հալվում է: Թթվածինը կարող է պողպատը տաք վիճակում փխրուն դարձնել, և դրա ազդեցությունն ավելի ծանր է, քան ծծմբինի ազդեցությունը: Ազոտը կարող է պողպատի սառը փխրունությունը նմանեցնել ֆոսֆորի փխրունությանը: Ազոտի ծերացման ազդեցությունը կարող է մեծացնել պողպատի կարծրությունն ու ամրությունը, բայց նվազեցնել դրա ճկունությունն ու ամրությունը, հատկապես դեֆորմացիոն ծերացման դեպքում:
8. Նիոբիում (Nb), վանադիում (V) և տիտան (Ti). Նիոբիումը, վանադիումը և տիտանը բոլորը հացահատիկի մաքրման տարրեր են: Այս տարրերի համապատասխան ավելացումը կարող է բարելավել պողպատի կառուցվածքը, մաքրել հատիկը և զգալիորեն բարելավել պողպատի ամրությունն ու կարծրությունը: