Effect van chemische elementen op eigenschappen van staalplaat
Een ijzer-koolstoflegering met een koolstofgehalte van minder dan 2,11% wordt staal genoemd.Naast chemische componenten als ijzer (Fe) en koolstof (C) bevat staal ook een kleine hoeveelheid silicium (Si), mangaan (Mn), fosfor (P), zwavel (S), zuurstof (O), stikstof ( N), niobium (Nb) en titanium (Ti) De invloed van veel voorkomende chemische elementen op de staaleigenschappen is als volgt:
1. Koolstof (C): Met de toename van het koolstofgehalte in staal nemen de vloeigrens en treksterkte toe, maar nemen de plasticiteit en slagsterkte af;Wanneer het koolstofgehalte echter groter is dan 0,23%, verslechtert de lasbaarheid van staal.Daarom bedraagt het koolstofgehalte van laaggelegeerd constructiestaal dat voor het lassen wordt gebruikt in het algemeen niet meer dan 0,20%.De toename van het koolstofgehalte zal ook de atmosferische corrosieweerstand van staal verminderen, en staal met een hoog koolstofgehalte is gemakkelijk te corroderen in de open lucht.Bovendien kan koolstof de koude brosheid en verouderingsgevoeligheid van staal verhogen.
2. Silicium (Si): Silicium is een sterk deoxidatiemiddel bij het maken van staal en het siliciumgehalte in gedood staal is over het algemeen 0,12% -0,37%.Als het siliciumgehalte in staal groter is dan 0,50%, wordt silicium een legeringselement genoemd.Silicium kan de elastische limiet, vloeigrens en treksterkte van staal aanzienlijk verbeteren en wordt veel gebruikt als verenstaal.Het toevoegen van 1,0-1,2% silicium aan het geharde en getemperde constructiestaal kan de sterkte met 15-20% vergroten.Gecombineerd met silicium, molybdeen, wolfraam en chroom kan het de corrosieweerstand en oxidatieweerstand verbeteren en kan het worden gebruikt om hittebestendig staal te vervaardigen.Laag koolstofstaal dat 1,0-4,0% silicium bevat, met extreem hoge magnetische permeabiliteit, wordt gebruikt als elektrisch staal in de elektrische industrie.De toename van het siliciumgehalte zal de lasbaarheid van staal verminderen.
3. Mangaan (Mn): Mangaan is een goede deoxidatie- en ontzwavelingsmiddel.Over het algemeen bevat staal 0,30-0,50% mangaan.Wanneer meer dan 0,70% mangaan aan koolstofstaal wordt toegevoegd, wordt dit "mangaanstaal" genoemd.Vergeleken met gewoon staal heeft het niet alleen voldoende taaiheid, maar ook een hogere sterkte en hardheid, wat het hardingsvermogen en de warme bewerkbaarheid van staal verbetert.Staal dat 11-14% mangaan bevat, heeft een extreem hoge slijtvastheid en wordt vaak gebruikt in graafmachinebakken, kogelmolenvoeringen, enz. Met de toename van het mangaangehalte wordt de corrosieweerstand van staal verzwakt en worden de lasprestaties verminderd.
4. Fosfor (P): Fosfor is over het algemeen een schadelijk element in staal, dat de sterkte van staal verbetert, maar de plasticiteit en taaiheid van staal vermindert, de koude brosheid van staal verhoogt en de lasprestaties en koudbuigprestaties verslechtert .Daarom is het meestal vereist dat het fosforgehalte in staal minder dan 0,045% bedraagt en is de eis aan hoogwaardig staal lager.
5. Zwavel (S): Zwavel is ook onder normale omstandigheden een schadelijk element.Maak het staal heet bros, verminder de taaiheid en taaiheid van het staal en veroorzaakt scheuren tijdens het smeden en walsen.Zwavel is ook schadelijk voor de lasprestaties en vermindert de corrosieweerstand.Daarom is het zwavelgehalte doorgaans minder dan 0,055% en dat van hoogwaardig staal minder dan 0,040%.Het toevoegen van 0,08-0,20% zwavel aan staal kan de bewerkbaarheid verbeteren, wat gewoonlijk automatenstaal wordt genoemd.
6. Aluminium (Al): Aluminium is een veelgebruikt deoxidatiemiddel in staal.Het toevoegen van een kleine hoeveelheid aluminium aan staal kan de korrelgrootte verfijnen en de slagvastheid verbeteren;Aluminium heeft ook oxidatieweerstand en corrosieweerstand.De combinatie van aluminium met chroom en silicium kan de pelprestaties bij hoge temperaturen en de corrosieweerstand bij hoge temperaturen van staal aanzienlijk verbeteren.Het nadeel van aluminium is dat het de warme werkprestaties, lasprestaties en snijprestaties van staal beïnvloedt.
7. Zuurstof (O) en stikstof (N): Zuurstof en stikstof zijn schadelijke elementen die uit het ovengas kunnen binnendringen wanneer het metaal wordt gesmolten.Zuurstof kan staal heet en bros maken, en het effect ervan is ernstiger dan dat van zwavel.Stikstof kan de koude brosheid van staal vergelijkbaar maken met die van fosfor.Het verouderingseffect van stikstof kan de hardheid en sterkte van staal vergroten, maar de ductiliteit en taaiheid verminderen, vooral in het geval van vervormingsveroudering.
8. Niobium (Nb), vanadium (V) en titanium (Ti): Niobium, vanadium en titanium zijn allemaal korrelverfijningselementen.Door deze elementen op de juiste manier toe te voegen, kan de staalstructuur worden verbeterd, de korrel worden verfijnd en de sterkte en taaiheid van staal aanzienlijk worden verbeterd.