Вплив хімічних елементів на властивості сталевого листа
Залізовуглецевий сплав із вмістом вуглецю менше 2,11 % називають сталлю.Крім хімічних компонентів, таких як залізо (Fe) і вуглець (C), сталь також містить невелику кількість кремнію (Si), марганцю (Mn), фосфору (P), сірки (S), кисню (O), азоту ( N), ніобій (Nb) і титан (Ti) Вплив звичайних хімічних елементів на властивості сталі наступний:
1. Вуглець (C): зі збільшенням вмісту вуглецю в сталі межа текучості та міцність на розрив зростають, але пластичність та ударна в’язкість зменшуються;Однак коли вміст вуглецю перевищує 0,23%, зварюваність сталі погіршується.Тому вміст вуглецю в низьколегованій конструкційній сталі, що використовується для зварювання, як правило, не перевищує 0,20%.Збільшення вмісту вуглецю також зменшить стійкість сталі до атмосферної корозії, а сталь з високим вмістом вуглецю легко піддається корозії на відкритому повітрі.Крім того, вуглець може збільшити холодноламкість і чутливість сталі до старіння.
2. Кремній (Si): Кремній є сильним розкислювачем у процесі виробництва сталі, і вміст кремнію в литій сталі зазвичай становить 0,12%-0,37%.Якщо вміст кремнію в сталі перевищує 0,50%, кремній називають легуючим елементом.Кремній може значно покращити межу пружності, межу текучості та міцність на розрив сталі, і широко використовується як пружинна сталь.Додавання 1,0-1,2% кремнію в загартовану і відпущену конструкційну сталь дозволяє збільшити міцність на 15-20%.У поєднанні з кремнієм, молібденом, вольфрамом і хромом він покращує стійкість до корозії та окислення, а також може використовуватися для виробництва жаростійкої сталі.Низьковуглецева сталь, що містить 1,0-4,0% кремнію, з надзвичайно високою магнітною проникністю використовується як електротехнічна сталь в електротехнічній промисловості.Збільшення вмісту кремнію зменшить зварюваність сталі.
3. Марганець (Mn): Марганець є хорошим розкислювачем і десульфуратором.Як правило, сталь містить 0,30-0,50% марганцю.Якщо до вуглецевої сталі додається понад 0,70% марганцю, її називають «марганцевою сталлю».У порівнянні зі звичайною сталлю, він не тільки має достатню міцність, але також має більш високу міцність і твердість, що покращує здатність до загартування та гарячої обробки сталі.Сталь, що містить 11-14% марганцю, має надзвичайно високу зносостійкість і часто використовується в ковші екскаватора, вкладишах кульових млинів тощо. Зі збільшенням вмісту марганцю корозійна стійкість сталі послаблюється, а продуктивність зварювання знижується.
4. Фосфор (P): Загалом, фосфор є шкідливим елементом у сталі, який покращує міцність сталі, але знижує пластичність і в’язкість сталі, підвищує хладноламкість сталі та погіршує продуктивність зварювання та згинання в холодному стані. .Тому зазвичай вимагається, щоб вміст фосфору в сталі був менше 0,045%, а вимога до високоякісної сталі нижча.
5. Сірка (S): Сірка також є шкідливим елементом за звичайних обставин.Робить сталь гарячеламкою, знижує пластичність і в’язкість сталі, викликає тріщини під час кування та прокатки.Сірка також негативно впливає на якість зварювання та знижує корозійну стійкість.Тому вміст сірки зазвичай менше 0,055%, а у високоякісної сталі менше 0,040%.Додавання 0,08-0,20% сірки до сталі може покращити оброблюваність, яку зазвичай називають сталлю вільного різання.
6. Алюміній (Al): алюміній є широко використовуваним розкислювачем у сталі.Додавання невеликої кількості алюмінію до сталі може покращити розмір зерна та покращити ударну в’язкість;Алюміній також має стійкість до окислення та корозії.Комбінація алюмінію з хромом і кремнієм може значно покращити продуктивність високотемпературного відшаровування та стійкість сталі до високотемпературної корозії.Недоліком алюмінію є те, що він впливає на продуктивність гарячої обробки, продуктивність зварювання та ефективність різання сталі.
7. Кисень (O) і азот (N): Кисень і азот є шкідливими елементами, які можуть потрапляти з печного газу під час плавлення металу.Кисень може зробити сталь гарячою крихкою, і його вплив є сильнішим, ніж сірка.Азот може зробити холодноламкість сталі подібною до фосфору.Вплив азоту на старіння може збільшити твердість і міцність сталі, але знизити пластичність і в'язкість, особливо у випадку старіння при деформації.
8. Ніобій (Nb), ванадій (V) і титан (Ti): ніобій, ванадій і титан є елементами для очищення зерна.Відповідне додавання цих елементів може покращити структуру сталі, покращити зернистість і значно підвищити міцність і в’язкість сталі.