Sifat fisik besi murni: kekuatan luluh (YS) dan kekuatan tarik tertinggi (UTS)
Kekuatan luluh (YS) dan kekuatan tarik utama (UTS) dari zat besi murni adalah sifat mekanik penting yang dipengaruhi oleh kemurnian, metode pemrosesan, dan perlakuan panas. Di bawah ini adalah nilai khas dan faktor kunci yang mempengaruhi sifat -sifat ini:
Kisaran YS dan UT yang khas untuk besi murni (Fe lebih besar dari atau sama dengan 99,8%)
| Milik | Jangkauan | Standar uji | Keterangan |
|---|---|---|---|
| Kekuatan Yield (YS) | 120–180 MPa | ASTM E8/E8M | Stres pada deformasi plastik awal |
| Kekuatan Tarik Utama (UTS) | 220–280 MPa | Iso 6892-1 | Stres maksimum sebelum patah |
| Pemanjangan | 30–50% | ASTM A370 | Mengukur keuletan |
Faktor kunci yang mempengaruhi YS dan UTS
Tingkat kemurnian
Besi Murni Industri (Fe 99,8%): YS ≈ 120–150 MPa, UTS ≈ 220–250 MPa.
Besi dengan kemurnian tinggi (Fe 99,95%+): Y dapat menurun menjadi 80-120 MPa, UTS 180–220 MPa (penguatan batas butir yang berkurang karena lebih sedikit kotoran).
Metode pemrosesan
Rolling dingin: Increases strength via work hardening (YS >200 MPa, UTS hingga 300 MPa) tetapi mengurangi keuletan (perpanjangan<20%).
Anil: Restores ductility (elongation >40%) tetapi menurunkan kekuatan ke tingkat dasar.
Ukuran biji -bijian
Penguatan Penyempurnaan Butir: Biji-bijian yang lebih kecil (misalnya, dari 100 μm hingga 10 μm) meningkatkan YS dan UT melalui hubungan hall-petch (YS meningkat ~ 50 MPa).
Perlakuan panas
Menormalkan: Homogenisasi mikrostruktur untuk kekuatan dan ketangguhan seimbang.
Quenching & Tempering: Jarang digunakan untuk besi murni (tidak ada transformasi fase) tetapi berlaku untuk varian alloy rendah.
Aplikasi dan persyaratan kinerja
Perangkat elektromagnetik (transformator, inti motor)
Persyaratan: YS rendah (pemesinan mudah), permeabilitas magnetik tinggi.
Pilihan material: Besi anil-kemurnian tinggi (YS ≈ 80–120 MPa, UTS ≈ 180–220 MPa).
Komponen Struktural (kurung, pengencang)
Persyaratan: Kekuatan dan daktilitas sedang.
Pilihan material: Besi murni yang digulung dingin (YS ≈ 180–220 MPa, UTS ≈ 260–300 MPa).
Instrumen Laboratorium/Presisi Tinggi
Persyaratan: kotoran ultra-rendah, sifat seragam.
Pilihan Bahan: Besi Kemurnian Tinggi yang Melelehkan Vakum (Fe 99,99%+, YS<100 MPa, UTS ≈ 150–180 MPa).
Perbandingan dengan bahan lain
| Bahan | YS (MPA) | UTS (MPA) | Aplikasi khas |
|---|---|---|---|
| Besi murni (dianil) | 120–150 | 220–250 | Komponen elektromagnetik, pelindung |
| Baja rendah karbon (A36) | 250 | 400–550 | Konstruksi, mesin umum |
| Tembaga murni (dianil) | 70 | 220 | Konduktor listrik |
Pedoman Pemilihan Material
Memprioritaskan kekuatan: Pilih besi murni yang digulung dingin atau baja paduan rendah (misalnya, dengan penambahan Mn/SI).
Memprioritaskan kinerja magnetik: Gunakan zat besi anil dengan kemurnian tinggi, secara opsional dihindari secara hidrogen untuk mengurangi karbon.
Saldo Properties: Terapkan bergulir dan pendinginan yang terkontrol untuk penyempurnaan biji -bijian untuk mengoptimalkan kekuatan dan kemampuan formulir.