Tērauda kā mūsdienu rūpniecības pamatmateriāla veiktspēju tieši regulē ķīmiskais sastāvs. Tostarp ogleklis (C), mangāns (Mn), silīcijs (Si), sērs (S), fosfors (P) ir pieci elementi, mainot metalurģisko organizāciju, kristāla struktūru un piemaisījumu sadalījumu, būtiski ietekmējot tērauda stiprību, stingrību, apstrādājamību un izturību pret koroziju.
Pirmkārt, oglekļa (C) elementi: serdes regulatora izturība un plastiskums
Ogleklis ir vissvarīgākais tērauda sakausējuma elements, un tā saturam ir izšķiroša nozīme tērauda darbībā. Sub-eutektiskā tērauda (oglekļa saturs 0,02% -0,77%) diapazonā, palielinoties oglekļa saturam, ferīta matricā lineāri palielinājās karbonizēto daļiņu skaits, stiepes izturība un cietība, bet ievērojami samazinājās pagarinājuma un triecienizturība. Kad oglekļa saturs pārsniedz eitektisko punktu (0,77%), veidojot peritektisko tēraudu, atstatuma sašaurināšanās starp perlīta lamelēm izraisa nepārtrauktu stiprības pieaugumu, bet karbīda novirze pie graudu robežām izraisa trausluma risku.
Tipiski gadījumi liecina, ka oglekļa saturs 0,45% vidēja oglekļa tērauda pēc rūdīšanas apstrādes, stiepes izturība līdz 800 MPa, pagarinājums saglabāts 15%; un oglekļa saturs 1,2% augsta oglekļa tērauda, lai gan cietība ir HRC62, bet triecienizturība ir mazāka par 10 J/cm². Metināšanas veiktspēja, oglekļa saturs katrā pieaugumā par 0,1%, metināšanas plaisu jutīguma indekss ir palielināts par 20%, jāizmanto zema-ūdeņraža elektrodi un jāuzsilda līdz 150 grādiem vai vairāk.
Otrkārt, mangāna (Mn) elements: dubultregulatora sacietēšana un karstās apstrādes spēja
Mangāns kā vājš karbīdu{0}}veidojošs elements, izmantojot cieto risinājumu stiprināšanu un organizācijas kontroles dubulto mehānismu, lai uzlabotu tērauda veiktspēju. Ferītā mangāna atomi aizstāj dzelzs atomus, lai izraisītu režģa kropļojumus, tecēšanas robeža palielinājās par aptuveni 30 MPa/%; austenītā, mangāna -fāzes apgabala izplešanās tā, ka Ac3 kritiskā temperatūra paaugstinājās par 50-80 grādiem, ievērojami uzlabojot sacietēšanu. Eksperimentālie dati liecina, ka 45 tērauds, kas satur 1,2% mangāna, pēc ūdens dzēšanas var sasniegt HRC45 cietību, kas ir par 3 Rokvela cietības līmeņiem augstāks nekā mangānu nesaturošam tēraudam.
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%) izraisa graudu rupjību rūdīšanas laikā un rūdīšanas trausluma indeksa pieaugumu par 40%, un atlikušais austenīts ir jālikvidē, turot 700 grādu leņķī. Tipiskos lietojumos 20MnSi tēraudu ar 0,8–1,2% mangāna plaši izmanto celtniecības armatūrai, un tā tecēšanas robeža ir palielināta par 25%, salīdzinot ar Q235 tēraudu.
Treškārt, silīcija (Si) elements: sinerģisks cietā šķīduma stiprināšanas un korozijas izturības pastiprinātājs
Kā spēcīgs ferītu-veidojošs elements, silīcijs uzlabo tērauda īpašības, pateicoties dubultajam mehānismam — cietā šķīduma stiprināšanai un virsmas oksīda plēvei. Ferītā silīcija atomu rādiuss ir par 11% lielāks nekā dzelzs atomu rādiuss, kas izraisa režģa kropļojumus, lai palielinātu tecēšanas robežu par aptuveni 50 MPa /%. Virsmas oksidācijas eksperimenti liecina, ka silīcija saturs 1,5% tērauda oksidējās 800 grādu temperatūrā 24 stundas, oksīda plēves biezums ir par 60% mazāks nekā parastajam tēraudam, pateicoties SiO₂ blīva aizsargslāņa izveidošanai.
Apstrādājamības ziņā silīcija saturs, kas pārsniedz 0,8%, palielina aukstās deformācijas pretestību par 20%, tādēļ ir nepieciešams vairāku -pāreju process ar maziem deformācijas apjomiem. Tipiski pielietojumi, silīcija saturs 0,2% -0,5% no 40SiMn tērauda, ko izmanto automobiļu klaņu stieņu ražošanā, tā noguruma kalpošanas laiks nekā parastajam oglekļa tēraudam ir 1,5 reizes lielāks; silīcija saturs 15–20 % čuguna ar augstu silīcija saturu sērskābē, vidējs korozijas ātrums<0.1mm / a, become the preferred material for corrosion-resistant parts of chemical equipment.
Ceturtkārt, sēra (S) elementi: neredzamā iznīcinātāja karstā darba veiktspēja
Sērs FeS ieslēgumu veidā tērauda graudu robežās, tā kaitējums galvenokārt atspoguļojas termiskās apstrādes un metināšanas divās ainas. FeS un Fe, ko veido ko-kristāla kušanas temperatūra tikai 988 grādi, kad tērauds tiek uzkarsēts līdz 1150 grādiem, graudu robežas šķidrā FeS noved pie vietējās stiprības samazināšanās, kas ir pakļauta termiskai plaisāšanai. Eksperimentālie dati liecina, ka sēra saturs 0,05% tērauda nepārtrauktas liešanas procesā, termiskās krekinga biežums ir 5 reizes lielāks nekā sēra saturs 0,01%.
Runājot par metināšanas veiktspēju, SO₂ gāze, kas rodas reakcijā starp sēru un skābekli, veido poras metinātajā šuvē, samazinot metinātā metāla lietderīgo šķērsgriezuma laukumu par 30%. Tipiski gadījumi liecina, ka sēra saturs 0,08% Q235 tērauda manuālajā loka metināšanā, metinātā metāla triecienizturība ir mazāka par 8J/cm², tikai 1/3 no pamatmateriāla. moderns tērauda ražošanas process, pievienojot retzemju elementus, lai izveidotu augstu sulfīda kušanas temperatūru, sēra bīstamības indekss samazināts par 70%.
Pieci, fosfora (P) elementi: nāvējošā slepkavas izturība zemā-temperatūrai
Fosfora ferīta cietā šķīdība ir 0,9%, tā atomu rādiuss ir par 14% lielāks nekā dzelzs atomam, izraisot nopietnus režģa kropļojumus. Eksperimentālie dati liecina, ka fosfora saturs 0,1% tērauda pie -20 grādiem, kad triecienizturība ir par 65% zemāka par normālo temperatūru, kas izriet no fosfora atomu {100} kristāla plaknes nobīdes veidošanās Kirhnera gāzes klasteros uz saspiešanas efekta dislokācijas kustību. Zemas temperatūras trausluma eksperimenti liecina, ka tērauds ar 0,15% fosfora saturu tiek pakļauts dekonvolucionālam lūzumam pie -40 grādiem, un lūzumu raksturo tipiskas ikozaedriskas pazīmes.
Runājot par griešanas apstrādājamību, fosfora un sēra sinerģiskā iedarbība izraisīja griešanas spēku samazināšanos par 20% un instrumenta kalpošanas ilgumu par 1,5{3}}. Tipiskos lietojumos brīvi griežamo tēraudu 1215 ar fosfora saturu 0,08–0,15% plaši izmanto precīzai detaļu apstrādei ar virsmas raupjumu līdz Ra0,8 μm. Tomēr jāņem vērā, ka ar fosfora saturu, kas pārsniedz 0,12%, tērauda korozijas ātrums jūras vidē palielinās 3 reizes, ko nepieciešams kavēt, pievienojot vara elementus, lai izveidotu aizsargplēvi.
