Ефект на химичните елементи върху свойствата на стоманената плоча
Желязо-въглеродна сплав със съдържание на въглерод под 2,11% се нарича стомана. Освен химически компоненти като желязо (Fe) и въглерод (C), стоманата съдържа и малко количество силиций (Si), манган (Mn), фосфор (P), сяра (S), кислород (O), азот ( N), ниобий (Nb) и титан (Ti) Влиянието на обичайните химични елементи върху свойствата на стоманата е както следва:
1. Въглерод (C): С увеличаване на съдържанието на въглерод в стоманата, границата на провлачване и якостта на опън се увеличават, но пластичността и якостта на удар намаляват; Въпреки това, когато съдържанието на въглерод надвиши 0,23%, заваръчната способност на стоманата се влошава. Следователно съдържанието на въглерод в нисколегираната структурна стомана, използвана за заваряване, обикновено не надвишава 0,20%. Увеличаването на съдържанието на въглерод също ще намали устойчивостта на стоманата към атмосферна корозия, а високовъглеродната стомана е лесна за корозия на открито. В допълнение, въглеродът може да увеличи студената крехкост и чувствителността на стоманата към стареене.
2. Силиций (Si): Силицият е силен деоксидант в процеса на производство на стомана и съдържанието на силиций в мъртвата стомана обикновено е 0,12% -0,37%. Ако съдържанието на силиций в стоманата надвишава 0,50%, силицийът се нарича легиращ елемент. Силицият може значително да подобри границата на еластичност, границата на провлачване и якостта на опън на стоманата и се използва широко като пружинна стомана. Добавянето на 1,0-1,2% силиций в закалената и темперирана конструкционна стомана може да увеличи якостта с 15-20%. В комбинация със силиций, молибден, волфрам и хром, той може да подобри устойчивостта на корозия и устойчивостта на окисление и може да се използва за производство на топлоустойчива стомана. Стоманата с ниско съдържание на въглерод, съдържаща 1,0-4,0% силиций, с изключително висока магнитна пропускливост, се използва като електрическа стомана в електрическата индустрия. Увеличаването на съдържанието на силиций ще намали способността за заваряване на стоманата.
3. Манган (Mn): Манганът е добър дезоксидант и десулфуризатор. Обикновено стоманата съдържа 0,30-0,50% манган. Когато към въглеродната стомана се добави повече от 0,70% манган, тя се нарича "манганова стомана". В сравнение с обикновената стомана, тя не само има достатъчно издръжливост, но също така има по-висока якост и твърдост, което подобрява способността за закаляване и способността за гореща обработка на стоманата. Стоманата, съдържаща 11-14% манган, има изключително висока устойчивост на износване и често се използва в кофа на багер, обвивка на топкова мелница и др. С увеличаването на съдържанието на манган устойчивостта на корозия на стоманата се отслабва и ефективността на заваряване намалява.
4. Фосфор (P): Най-общо казано, фосфорът е вреден елемент в стоманата, който подобрява здравината на стоманата, но намалява пластичността и издръжливостта на стоманата, увеличава студената крехкост на стоманата и влошава ефективността на заваряване и ефективността на студено огъване . Следователно обикновено се изисква съдържанието на фосфор в стоманата да е по-малко от 0,045%, а изискването за висококачествена стомана е по-ниско.
5. Сяра (S): Сярата също е вреден елемент при нормални обстоятелства. Прави стоманата горещо крехка, намалява пластичността и якостта на стоманата и причинява пукнатини по време на коване и валцуване. Сярата също е вредна за ефективността на заваряването и намалява устойчивостта на корозия. Следователно съдържанието на сяра обикновено е по-малко от 0,055%, а това на висококачествената стомана е по-малко от 0,040%. Добавянето на 0,08-0,20% сяра към стоманата може да подобри машинната неспособност, която обикновено се нарича стомана за свободно рязане.
6. Алуминий (Al): Алуминият е често използван дезоксидант в стоманата. Добавянето на малко количество алуминий към стоманата може да подобри размера на зърното и да подобри ударната якост; Алуминият също има устойчивост на окисляване и устойчивост на корозия. Комбинацията от алуминий с хром и силиций може значително да подобри ефективността на пилинг при висока температура и устойчивостта на стомана при висока температура на корозия. Недостатъкът на алуминия е, че той влияе върху ефективността на гореща обработка, ефективността на заваряване и ефективността на рязане на стоманата.
7. Кислород (O) и азот (N): Кислородът и азотът са вредни елементи, които могат да навлязат от пещния газ, когато металът се стопи. Кислородът може да направи стоманата горещо крехка и ефектът му е по-тежък от този на сярата. Азотът може да направи студочупливостта на стоманата подобна на тази на фосфора. Ефектът на стареене на азота може да увеличи твърдостта и здравината на стоманата, но да намали пластичността и якостта, особено в случай на деформационно стареене.
8. Ниобий (Nb), ванадий (V) и титан (Ti): Ниобий, ванадий и титан са елементи за рафиниране на зърното. Добавянето на тези елементи по подходящ начин може да подобри стоманената структура, да подобри зърното и значително да подобри здравината и издръжливостта на стоманата.