Ako základný materiál moderného priemyslu je výkon ocele priamo regulovaný chemickým zložením. Medzi nimi uhlík (C), mangán (Mn), kremík (Si), síra (S), fosfor (P) päť prvkov zmenou metalurgickej organizácie, kryštálovej štruktúry a distribúcie nečistôt, výrazne ovplyvňujúcich pevnosť, húževnatosť, spracovateľnosť a koróznu odolnosť ocele.
Po prvé, uhlíkové (C) prvky: pevnosť a plasticita regulátora jadra
Uhlík je najdôležitejším legujúcim prvkom ocele a jeho obsah má rozhodujúcu úlohu vo vlastnostiach ocele. V sub-eutektickej oceli (obsah uhlíka 0,02 % – 0,77 %) sa so zvýšením obsahu uhlíka lineárne zvýšil počet nauhličených častíc vo feritovej matrici, pevnosť v ťahu a tvrdosť, ale výrazne sa znížilo predĺženie a rázová húževnatosť. Keď obsah uhlíka prekročí eutektický bod (0,77 %) za vzniku peritektickej ocele, zúženie vzdialenosti medzi perlitovými lamelami vedie k pokračujúcemu zvyšovaniu pevnosti, ale karbidová odchýlka na hraniciach zŕn spúšťa riziko krehkosti.
Typické prípady ukazujú, že obsah uhlíka 0,45 % stredne uhlíkovej ocele po popúšťaní, pevnosť v ťahu do 800 MPa, predĺženie udržiavané na 15 %; a obsah uhlíka 1,2 % z ocele s vysokým obsahom uhlíka, hoci tvrdosť HRC62, ale rázová húževnatosť je menšia ako 10 J/cm². Zvárací výkon, obsah uhlíka pri každom zvýšení o 0,1 %, index citlivosti zvarových trhlín zvýšený o 20 %, je potrebné použiť nízko{9}}vodíkové elektródy a predhriať na 150 stupňov alebo viac.
Po druhé, prvok mangánu (Mn): kaliteľnosť a spracovateľnosť za tepla dvojitého regulátora
Mangán ako slabý karbid-tvoriaci prvok prostredníctvom spevnenia tuhého roztoku a dvojitého mechanizmu riadenia organizácie na zvýšenie výkonu ocele. Vo ferite atómy mangánu nahrádzajú atómy železa, aby vyvolali deformáciu mriežky, medza klzu sa zvýšila o približne 30 MPa/%; v austenite expanzia mangánu v -oblasti fázy, takže kritická teplota Ac3 sa zvýšila o 50-80 stupňov, čím sa výrazne zlepšila kaliteľnosť. Experimentálne údaje ukazujú, že oceľ 45 obsahujúca 1,2 % mangánu môže po ochladení vodou dosiahnuť tvrdosť HRC45, čo je o 3 stupne tvrdosti podľa Rockwella vyššie ako u ocele bez obsahu mangánu.
In terms of hot working performance, manganese and sulfur form high melting point MnS (melting point 1610℃), which replaces low melting point FeS (melting point 988℃) to eliminate thermal embrittlement. However, excess manganese (>1,5%) vedie k zhrubnutiu zrna počas popúšťania a 40% zvýšeniu indexu krehkosti pri popúšťaní a zvyškový austenit je potrebné eliminovať udržiavaním pri teplote 700 stupňov. V typických aplikáciách je oceľ 20MnSi s 0,8% - 1,2% mangánu široko používaná na konštrukčnú výstuž a jej medza klzu je zvýšená o 25% v porovnaní s oceľou Q235.
Po tretie, kremík (Si): synergický zosilňovač spevnenia tuhého roztoku a odolnosť proti korózii
Kremík ako silný ferit-tvoriaci prvok zlepšuje vlastnosti ocele prostredníctvom dvojitého mechanizmu spevnenia tuhého roztoku a filmu povrchového oxidu. Vo ferite je polomer atómov kremíka o 11 % väčší ako polomer atómov železa, čo spúšťa deformáciu mriežky na zvýšenie medze klzu o približne 50 MPa/%. Experimenty s povrchovou oxidáciou ukazujú, že obsah kremíka 1,5 % ocele oxidovanej pri 800 stupňoch počas 24 hodín, hrúbka oxidového filmu je o 60 % menšia ako pri bežnej oceli, vďaka vytvoreniu hustej ochrannej vrstvy SiO₂.
Pokiaľ ide o obrobiteľnosť, obsah kremíka viac ako 0,8 % zvyšuje odolnosť proti deformácii za studena o 20 %, čo si vyžaduje viac{2}}prechodový proces s malými objemami deformácie. Typické aplikácie, obsah kremíka 0,2 % -0,5 % ocele 40SiMn používanej pri výrobe automobilových ojníc, jej únavová životnosť než obyčajná uhlíková oceľ sa zvýšila 1,5-krát; obsah kremíka 15% -20% liatiny s vysokým obsahom kremíka v kyseline sírovej stredná rýchlosť korózie<0.1mm / a, become the preferred material for corrosion-resistant parts of chemical equipment.
Po štvrté, prvky síry (S): horúci pracovný výkon neviditeľného torpédoborca
Síra vo forme inklúzií FeS na hraniciach zŕn ocele, jej poškodenie sa prejavuje najmä pri tepelnom spracovaní a zváraní dvoch scén. FeS a Fe tvorené bodom topenia ko-kryštálov iba 988 stupňov , keď sa oceľ zahreje na 1150 stupňov , hranice zŕn v tekutom FeS vedú k poklesu lokálnej pevnosti, čo je náchylné na tepelné praskanie. Experimentálne údaje ukazujú, že obsah síry 0,05 % ocele v procese kontinuálneho liatia, výskyt tepelného praskania je 5-krát vyšší ako obsah síry 0,01 %.
Čo sa týka zváracieho výkonu, plyn SO₂ vytváraný reakciou medzi sírou a kyslíkom vytvára póry vo zvare, čím sa znižuje efektívna -plocha prierezu zvarového kovu o 30 %. Typické prípady ukazujú, že obsah síry 0,08% ocele Q235 pri ručnom oblúkovom zváraní, rázová húževnatosť zvarového kovu je menšia ako 8J/cm², iba 1/3 základného materiálu. moderný proces výroby ocele pridaním prvkov vzácnych zemín, aby sa vytvorila vysoká teplota topenia sulfidu, index nebezpečnosti síry sa znížil o 70 %.
Päť prvkov fosforu (P): odolnosť smrteľného zabijaka pri nízkych{0}}teplotách
Fosfor vo feritovej tuhej rozpustnosti 0,9%, jeho atómový polomer je o 14% väčší ako atóm železa, čo spôsobuje vážne skreslenie mriežky. Experimentálne údaje ukazujú, že obsah fosforu 0,1 % ocele pri -20 stupňoch, keď je rázová húževnatosť o 65 % nižšia ako normálna teplota, čo pramení z atómov fosforu v {100} formovaní kryštálovej roviny klastrov Kirchnerovho plynu na dislokačný pohyb kolíkového efektu. Nízkoteplotné experimenty krehnutia ukazujú, že oceľ s obsahom fosforu 0,15 % podlieha dekonvolúcii lomu pri -40 stupňoch, pričom lom je charakterizovaný typickými ikozaedrickými znakmi.
Čo sa týka obrobiteľnosti rezu, synergický efekt fosforu a síry viedol k 20 % zníženiu rezných síl a 1,5-násobnému zvýšeniu životnosti nástroja. V typických aplikáciách je automatová oceľ 1215 s obsahom fosforu 0,08 % - 0,15 % široko používaná na presné obrábanie dielov s drsnosťou povrchu do Ra0,8 μm. Treba však poznamenať, že s obsahom fosforu vyšším ako 0,12% sa rýchlosť korózie ocele v morskom prostredí zvyšuje o faktor 3, čo je potrebné inhibovať pridaním medených prvkov, aby sa vytvoril ochranný film.
