Rollen til kjemiske elementer i stål
Folk tenker ofte på stål som rent jern, men faktisk er stål basert på jern og kombinerer ulike elementer som karbon, silisium, mangan og kobber. Disse elementene fungerer som krydder, og forbedrer ytelsen til stål når det gjelder seighet, styrke, korrosjonsbestandighet og ytelse. Nedenfor vil vi introdusere rollene til de grunnleggende elementene: karbon, silisium, mangan og kobber.
Karbonelement
-
Mekaniske egenskaper
Karbon er det viktigste legeringselementet i stål, og bestemmer egenskapene til stålet.
En type interstitiell karbid dannes mellom karbon- og jernatomer, som bidrar til å forhindre deformasjon av jernatomene. Samtidig øker det flytegrensen, strekkfastheten og hardheten til stålet.
Jo høyere karboninnhold, desto sprøere karbider er det i stålet. Høyt-karbonstål er utsatt for brudd i miljøer med lav-temperatur, mens lav-karbonstål har høy seighet.
-
Egenskaper for varmebehandling
Jo høyere karboninnhold, jo høyere hardhet har stålet under bråkjøling, noe som øker dybden på det herdede laget. Hvis hardheten etter bråkjøling ikke er høy, indikerer det dårlig herdbarhet av lav-karbonstål. Medium- og høy-karbonstål oppnår bedre herdbarhet gjennom bråkjøling etterfulgt av herding.
-
Behandlingsytelse
Jo høyere karboninnhold, jo mer sannsynlig er det at det oppstår sprekker i den varme-berørte sonen under sveising. Vanligvis bør karboninnholdet i stål som må sveises være mindre enn eller lik 20 %. Et moderat karboninnhold (0,3% ~ 0,5%) kan effektivt balansere hardheten og plastisiteten til stålet.
-
Korrosjonsmotstand
Jo høyere karboninnhold, jo mer øker det elektriske fenomener og kjemiske fenomener heterogenitet i stålet, og akselererer korrosjon; lav-karbonstål er mindre utsatt for rust sammenlignet med høy-karbonstål.
Karbonelement
Silisium
-
Mekaniske egenskaper
Når jernatomer inneholder silisium, kan den resulterende styrkende effekten i fast løsning forbedre stålets flytegrense og strekkfasthet.
-
Fysiske egenskaper
Silisium danner en beskyttende film på overflaten av stål, som kan forhindre invasjon av oksygen ved høye temperaturer og forbedre stålets oksidasjonsmotstand og varmebestandighet.
-
Behandlingsytelse
Silisiuminnhold større enn 0,6 % øker risikoen for sprekker under sveising av stål. Derfor er silisiuminnholdet i stål for sveising vanligvis mindre enn eller lik 0,3 %.
Silisium
Mangan
-
Kjerneprosess
Mangan kombineres med oksygen i smeltet stål, noe som kan redusere oksygeninnholdet i stålet, redusere oksidurenheter og forbedre renheten til stålet.
-
Varmebehandlingsprosess
Mangan kan effektivt forbedre herdbarheten til stål, utvide herdetemperaturområdet og redusere risikoen for herding av sprekker.
-
Behandlingsytelse
Tilsetning av en passende mengde mangan til stål kan forbedre styrken og seigheten til sveisemetallet, slik at stål er mindre sannsynlig å utvikle sprekker under bearbeiding.
Mangan
Kobberelement
-
Korrosjonsbestandighet
Kobber kan danne et beskyttende lag på overflaten av stål, og forhindrer oksidasjon. Dette kontrollerer effektivt inntrenging av vann og oksygen, og reduserer hastigheten som stålet ruster med.
-
Mekaniske egenskaper
Kobber kan integreres godt med jernatomer, og skaper en solid løsningseffekt mellom de to. Dette øker effektivt stålets flytegrense og strekkfasthet uten å redusere plastisiteten og seigheten.
-
Behandlingsytelse
En liten mengde kobber kan redusere kaldstemplingen av stål, ha liten effekt på kaldbøyningsytelsen og minimere verktøyslitasje under stålproduksjonsprosessen.
Kobberelement
