Molybden är ett av de mest mångsidiga legeringselementen som finns tillgängliga för ståltillverkaren. Även små tillsatser, ofta under en procent, förändrar hur ett stål härdar, hur det beter sig vid hög temperatur och hur det står emot vissa korrosiva medier. Det förekommer i specifikationerna lika olika som ASTM A335 krom-molybdenpannarör, AISI 4140 kyld och härdad stång och typ 316 austenitiskt rostfritt stål, vilket är anledningen till att förstå vad molybden gör är det första steget för att välja en kvalitet.
Vad Molybden gör inuti stålmatrisen
Molybden löses i ferrit och, eftersom det är en stark karbidbildare, kombineras det också med kol för att bilda stabila legeringskarbider. I fast lösning höjer den temperaturen vid vilken stålet börjar mjukna, så att styrkan bibehålls längre under anlöpning och vid varm drift. Som en karbidbildare bidrar den till sekundär härdning, förfinar karbidfördelningen och hjälper till att stabilisera mikrostrukturen mot förgrovning. Tillsammans förklarar dessa effekter de tre egenskaperna som molybden köps för: härdbarhet, hög-temperaturhållfasthet och korrosionsbeständighet.
Härdbarhet: En lägre härdningshastighet för samma styrka
Härdbarhet beskriver hur djupt in i en sektion ett stål kan härdas. Molybden är en av de mest effektiva härdbarhetspromotorerna: det fördröjer omvandlingen av austenit till perlit och bainit, så den kritiska kylningshastigheten som krävs för att producera martensit sjunker. I produktionstermer betyder detta att en tung sektion kan härdas genom oljesläckning, eller till och med genom luftkylning, istället för en kraftig vattenkylning. En skonsammare härdning sänker deformation, restspänningar och risken för härdsprickor, vilket är avgörande för axlar, kugghjul, stansar och stora smide som inte kan slipas tillbaka till storlek efter värmebehandling.
Hög-temperaturstyrka, kryp- och härdningsmotstånd
Vid förhöjd temperatur stärker molybden matrisen och hindrar karbider från att koalescera, vilket ökar kryp- och spänningsbrottstyrkan. Det är just därför som krom-molybdenpannan och tryckkärlkvaliteterna finns: 0,5Mo stål som ASTM A335 P1 och A213 T1, 1,25Cr-0,5Mo som A335 P11 och A213 T11, 2,25Cr-1Mo som A235 P2 och A235 och A235 9Cr-1Mo som A335 P9. I kylda och härdade stål fördröjer molybden uppmjukningen under härdning, så att delen behåller sin hårdhet och slitstyrka vid arbetstemperatur. Små molybdentillsatser används också för att minska känsligheten för härdningsförsprödning i krombärande stål.
Korrosionsbeständighet och molybdens roll i rostfritt stål
Liksom krom påverkar molybden stålets korrosionsbeständighet. I austenitiskt rostfritt stål förbättrar det motståndet mot gropfrätning och spaltkorrosion i kloridlagermiljöer, vilket är anledningen till att Type 316 och dess lågkolhaltiga variant 316L bär 2,00 till 3,00 % Mo och väljs över 304 för marin, kemisk och processanläggning. Molybden förbättrar också prestandan när det gäller att minska syraservicen, vilket gör det till ett standardtillskott i stål för svavelsyra- och fosforsyrautrustning. Den kombinerade effekten av krom, molybden och kväve jämförs vanligtvis med ett ekvivalenttal för punktfrätningsmotstånd uttryckt som Cr + 3.3 Mo + 16 N, en enkel rankning som köpare använder när de jämför rostfria kvaliteter.
Typiska Molybden-Bearing Grades and Addition Practice
| Kvalitet | Typ | Molybden Range |
|---|---|---|
| ASTM A335 P1 / A213 T1 | 0,5Mo panna och värmeväxlarrör | 0.44 - 0.65 % |
| ASTM A335 P11 / A213 T11 | 1.25Cr-0.5Mo rör | 0.44 - 0.65 % |
| ASTM A335 P22 / A213 T22 | 2.25Cr-1Mo rör | 0.87 - 1.13 % |
| ASTM A335 P9 / A213 T9 | 9Cr-1Mo rör | 0.90 - 1.10 % |
| ASTM A335 P91 / A213 T91 | 9Cr-1Mo-V-rör | 0.85 - 1.05 % |
| AISI 4140 | Släckt och härdat stålstång | 0.15 - 0.25 % |
| AISI 4340 | Höghållfast legerat stål | 0.20 - 0.30 % |
| Typ 316 / 316L | Austenitiskt rostfritt stål | 2.00 - 3.00 % |
| FeMo60 ferromolybden | Legeringstillsats för smältan | 55 - 65 % |
Molybden kommer in i smältan som ferromolybden, oftast FeMo60-kvaliteten innehållande 55 till 65 % Mo, tillsatt i ugnen eller i skänken efter syrgasblåsningen. Återvinningen är hög och förutsägbar, så tillsatsen beräknas från målanalysen och bekräftas sedan på ett gjutet prov med optisk emissionsspektroskopi. För kritiska värmer är uppföljningstestningen lika direkt-: hårdhet och härdbarhet genom Jominy ändhärdningstest, dragegenskaper från en separat gjuten kupong och, för rostfria kvaliteter, intergranulär korrosionstestning där specifikationen kräver det.
Vanliga frågor
F: Varför tillsätts molybden till stål?
S: Den läggs till för att öka härdbarheten, för att öka-hög temperaturstyrka och krypmotstånd och för att förbättra motståndskraften mot gropbildning och spaltkorrosion. Det fördröjer också uppmjukningen under anlöpning, så att hårdheten bibehålls vid arbetstemperatur.
F: Hur förbättrar molybden härdbarheten?
S: Det bromsar omvandlingen av austenit till perlit och bainit, vilket sänker kylningshastigheten som behövs för att bilda martensit. Tjocka sektioner kan sedan härdas i olja eller luft istället för vatten, vilket minskar risken för snedvridning och sprickbildning.
F: Vilka stål innehåller molybden?
S: Krom-molybdenpanna och tryckkärlsstål som A335 P1, P11, P22 och P9, kylda och härdade stångsorter som 4140 och 4340, många verktygsstål och molybdenbärande rostfria stål som typ 31616 och 31616.
F: Hur mycket molybden är det i 316 rostfritt stål?
S: Typ 316 och dess lågkolhaltiga variant 316L anger 2,00 till 3,00 % molybden. Det tillsatsen är det som skiljer dem från Type 304 och ger dem bättre motståndskraft mot klorider.
F: Påverkar molybden segheten?
S: Med korrekt värmebehandling förbättras balansen mellan styrka och seghet genom att förädla karbider och höja anlöpningsmotståndet. Utan kontroll av anlöpningstemperatur och föroreningsnivåer kan fördelen gå förlorad till sprödhet, så värmebehandling specificeras tillsammans med kemi.
F: I vilken form laddas molybden till ugnen?
S: Ferromolybden, vanligtvis FeMo60-graden vid 55 till 65 % Mo, är standardtillsatsen, laddad så att den löses upp helt och bekräftas genom analys av ett gjutet prov.