יציקות של פלדה יצוקה

באופן כללי, ביצועי היציקה של פלדה יצוקה גרועים יותר מאלו של ברזל יצוק. נזילות הפלדה היצוקה צריכה להיות נמוכה, כך שקל ליצור מחסום קור. גם החמצון וספיגת הגזים של פלדה יצוקה גדולה יחסית, וקל ליצור סיגים ונקבוביות. במקביל, כיווץ הגוף וההתכווצות הליניארית של פלדה יצוקה גדולים מדי, מה שקל ליצור חלל התכווצות, נקבוביות, פיצוח חם ופיצוח קר. יתרה מכך, מכיוון שנקודת ההיתוך של פלדה יצוקה גבוהה מזו של ברזל יצוק, חול דביק נוצר בקלות במהלך תהליך היציקה.

ל-Si, Mn ושאר יסודות קורט אחרים הכלולים בפלדה היצוקה יש השפעה על ביצועי היציקה של הפלדה היצוקה ועל נזילות הפלדה המותכת.

הקשר בין ביצועי היציקה לאלמנטים שונים ביציקות פלדה:
1) יסודות כימיים המשפרים את הנזילות: Si, P, Cu, Ni, Mn
2) יסודות כימיים המפחיתים נזילות: Ti, Cr, Al, S, V, Mo, W
3) יסודות כימיים המגבירים את הנטייה של חלל הצטמקות: C, Cr, Mn, V, Mo, Ni
4) יסודות כימיים להפחתת נטיית פיצוח תרמי: V, Mn, Al, Si
5) יסודות כימיים המגבירים את הנטייה של פיצוח תרמי: S, Si, P, Cu, Mn, Cr, Mo, Ni

השפעתם של יסודות כימיים שונים על תכונות היציקה של פלדה יצוקה.

1) פחמן

פחמן יכול לשפר את הנזילות של פלדה יצוקה

2) סיליקון
• סיליקון יכול להוריד את נקודת ההיתוך של פלדה יצוקה ולשפר את הנזילות
• כאשר תכולת הסיליקון בפלדה יצוקה היא פחות מ-0.4%, ניתן לשפר את נטיית הפיצוח החם של פלדה יצוקה. כאשר תכולת הסיליקון גבוהה, נוצרים בקלות גבישים עמודים, מה שמגביר את הנטייה של פיצוח תרמי

3) מנגן
• מנגן יכול להפחית את ההתגבשות ולשפר את הנזילות של פלדה יצוקה
• מנגן יגביר את הצטמקות הנפח וההתכווצות ליניארית של יציקות פלדה, ויגביר את הנטייה לפיצוח קר וסדיקה חמה
• יסוד מנגן יוצר MnO בפלדה יצוקה, היוצר חול דביק כימי עם סיליקה בחול יצוק

4) גופרית
אלמנטים גופרית מייצרים MnS וטריסולפיד אלומיניום בפלדה יצוקה, מפחיתים את נזילות הפלדה היצוקה ומגבירים את הנטייה לפיצוח חם

5) זרחן
זרחן יכול לשפר את הנזילות, אך להגביר את הנטייה לפיצוח קר ואת הנטייה לפיצוח חם

6) נחושת
• נחושת יכולה להוריד את נקודת ההיתוך של פלדה יצוקה, לצמצם את טווח ההתגבשות ולשפר את הנזילות של פלדה יצוקה
• כאשר תכולת הנחושת בפלדה יצוקה גבוהה מ-1%, קל לזרז את אלמנט הנחושת בחופשיות, ובכך מגביר את הנטייה לפיצוח חם. הגדלת התוכן של Si ו-Mn יכולה להגביר את מסיסות הנחושת בפלדה יצוקה.

7) מוליבדן
• בטווח הסגסוגת הנמוכה, סגסוגות מוליבדן יכולות להפחית את נזילות הפלדה היצוקה
• אלמנט Mo יגביר מעט את הנטייה של פלדה יצוקה לכווץ חללים
• כאשר תכולת המוליבדן בפלדה יצוקה היא פחות מ-1%, יווצר MoS לשקע על גבול התבואה, ובכך להפחית את המוליכות התרמית של הפלדה היצוקה, להגביר את ההתכווצות, להגביר את הנטייה לסדיקה קרה ולפיצוח חם.

8) ונדיום
• כאשר תכולת הונדיום בפלדה יצוקה היא 0.25% ~ 1.0%, נוצר סרט תחמוצת, שיפחית מעט את נזילות הפלדה היצוקה
• ונדיום יגביר את חוזק הטמפרטורה הגבוהה של יציקות פלדה וישפר את נטיית הסדקים של יציקות

9) אלומיניום
• כאשר מוסיפים אלומיניום לפלדה יצוקה כמסיר חמצון, יש לו אפקט מסיר חמצון טוב ויכול לשפר את נזילות הפלדה היצוקה
• כאשר מוסיפים אותו כאלמנט סגסוג, קל ליצור אלומיניום תחמוצת אלומיניום וגופרית אלומיניום, מה שמפחית את הנזילות
• הגברת הצטמקות ונטיית פיצוח תרמי

10) טיטניום
טיטניום יכול להפחית באופן משמעותי את הנזילות של פלדה יצוקה

11) כרום
• כרום מייצר בקלות תכלילים וסרט תחמוצת בפלדה יצוקה, אשר מעבה את הפלדה המותכת ומפחיתה את נזילות הפלדה המותכת. כאשר תכולת הכרום גבוהה יחסית, נוצרים בקלות קמטים ומחסומי קור ביציקות הפלדה.
• כרום גם יגביר את כמות הצטמקות הגוף ויגביר את נטיית ההתכווצות
• כרום יקטין את המוליכות התרמית של פלדה יצוקה ויגביר את הנטייה של פיצוח חם

12) ניקל
• ניקל יכול לשפר את הנזילות של פלדה יצוקה
• ניקל מייצר בקלות דנדריטים בפלדה יצוקה, מה שמגביר את הנטייה של פיצוח חם

13) יסודות אדמה נדירים
• יסודות אדמה נדירים יכולים למלא תפקיד בהסרת גופרית וסילוק חמצון בפלדה מותכת
• יסודות אדמה נדירים יכולים לשפר את נזילות הפלדה המותכת, ובכך להפחית את הנטייה של פיצוח חם