Как 19 химических элементов влияют на сталь

Eвлияние cстальная лента

Роль углерода в стали - это хрупкий баланс. С одной стороны, как содержание углерода увеличивается, предел текучести и прочность на растяжение стали возрастают, но с другой стороны, снижается ее пластичность и ударная вязкость.

Таким образом, содержание углерода должно соответствовать назначению стали. Когда содержание углерода превышает 0,23%, сварочные характеристики значительно ухудшаются, поэтому содержание углерода в низколегированной конструкционной стали, используемой для сварки, не должно превышать 0,20%.

Кроме того, избыточное содержание углерода снижает устойчивость стали к атмосферной коррозии, что делает высокоуглеродистую сталь в условиях открытого воздуха уязвимой для коррозии.

Однако высокое содержание углерода не является полностью отрицательным фактором, поскольку оно также может повысить хладноломкость и чувствительность стали к старению.

Eвлияние кремний из стали

Кремний добавляют в качестве восстановителя и раскислителя в процессе выплавки стали, в результате чего получается сталь, содержащая 0,15-0,30% кремния. Когда содержание кремния превышает 0,50-0,60%, он считается легирующим элементом.

Кремний может значительно увеличить предел упругости, предел текучести, и прочность на разрыв стали, и поэтому широко используется в пружинных сталях, таких как 65Mn и 82B, которые содержат 0,15-0,37% кремния.

Добавление кремния 1.0-1.2% к закалка и отпуск конструкционной стали может увеличить ее прочность на 15-20%.

Кроме того, в сочетании с такими элементами, как молибден, вольфрам и хром, кремний повышает устойчивость стали к коррозии и окислению, а также используется для производства жаропрочной стали.

Низкоуглеродистая сталь с содержанием кремния 1,0-4,0% обладает чрезвычайно высокой магнитной проницаемостью и используется для изготовления листы кремнистой стали в электротехнической промышленности.

Однако у кремния есть недостаток - он снижает сварочные характеристики стали.

Eвлияние mанганец в стали

В процессе выплавки стали марганец действует как хороший раскислитель и десульфуратор, поэтому сталь обычно содержит 0,30-0,50% марганца.

Если в углеродистую сталь добавлено более 0,70% марганца, она считается "марганцевой сталью".

Этот тип стали обладает не только достаточной вязкостью, но и более высокой прочностью. прочность и твердость чем обычная сталь. Марганец улучшает прокаливаемость и способность стали к горячей обработке; например, предел текучести стали 16Mn на 40% выше, чем у стали A3.

Сталь с содержанием марганца 11-14% обладает чрезвычайно высокой износостойкостью и используется для изготовления ковшей экскаваторов и футеровки шаровых мельниц. Однако высокое содержание марганца имеет и недостатки.

При высоком содержании марганца сталь более склонна к отпускной хрупкости. Марганец способствует росту зерна, что необходимо учитывать при термообработке. Когда массовая доля марганца превышает 1%, сварочные характеристики стали снижаются.

Eвлияние sсера в стали

Сера - вредный элемент в стали, который поступает из сталеплавильной руды и топливного кокса. В стали сера присутствует в виде FeS и образует соединения с Fe, которые имеют низкую температуру плавления (985°C), в то время как температура горячей обработки стали обычно составляет 1150-1200°C.

В результате во время горячей обработки соединение FeS преждевременно плавится, что приводит к растрескиванию заготовки - явление, известное как "горячая хрупкость". Чем выше содержание серы, тем сильнее проявляется горячая хрупкость, поэтому содержание серы необходимо контролировать.

Для высококачественной стали содержание серы составляет менее 0,02-0,03%; для качественной стали - менее 0,03-0,045%; а для обычной стали - менее 0,055-0,07%. В некоторых случаях в сталь добавляют серу.

Например, добавление в сталь 0,08-0,20% серы может улучшить ее обрабатываемость резанием, что приводит к так называемому свободному...режущая сталь.

Однако сера также негативно влияет на качество сварки и может снижать коррозионную стойкость.

Eвлияние pфосфор в стали

Фосфор попадает в сталь через руду. Вообще говоря, фосфор - вредный элемент в стали. Хотя он может повышать прочность и твёрдость сталиЭто значительно снижает его пластичность и ударную вязкость.

При низких температурах фосфор делает сталь значительно более хрупкой, это явление известно как "холодная хрупкость", что ухудшает ее свойства при холодной обработке и свариваемость.

Чем выше содержание фосфора, тем сильнее хрупкость в холодном состоянии, поэтому контроль содержания фосфора в стали очень строгий.

Высококачественная сталь содержит фосфор менее 0,025%, качественная сталь - менее 0,04%, а обычная сталь - менее 0,085%.

Eвлияние oКсиген в стали

Кислород - это вредный элемент в стали, который естественным образом попадает в нее в процессе выплавки. Несмотря на добавление марганца, кремния, железа и алюминия для раскисления в конце выплавки стали, удалить весь кислород не представляется возможным.

Кислород появляется в стали в виде FeO, MnO, SiO2, Al2O3 и других включений, которые снижают прочность и пластичность стали. В частности, он оказывает значительное влияние на усталостная прочность и ударной вязкости.

Eвлияние nазот в стали

Феррит обладает низкой способностью растворять азот. Когда азот перенасыщен в стали, он выпадает в осадок в виде нитридов после длительного периода времени или после нагрева при 200-300°C, повышая твердость и прочность стали, но снижая ее пластичность и вызывая старение.

Чтобы устранить тенденцию к старению, в расплавленную сталь можно добавить Al, Ti или V для обработки азотом, который фиксирует азот в форме AlN, TiN или VN.

Eвлияние cхром в стали

Хром значительно повышает прочность, твердость и износостойкость конструкционной и инструментальной стали, а также придает ей хорошую устойчивость к окислению и коррозии.

Таким образом, хром является важным легирующим элементом для нержавеющей и жаропрочной стали. Хром также улучшает прокаливаемость стали и является важнейшим легирующим элементом.

Однако хром также повышает температуру хрупкого перехода стали, увеличивает ее отпускную хрупкость и может вызвать трудности в процессе обработки.

Eвлияние nикель в стали

Никель повышает прочность стали, сохраняя при этом хорошую пластичность и вязкость. Он обладает высокой устойчивостью к коррозии под воздействием кислот и щелочей, а также ржавчиной и жаростойкостью при высоких температурах. Однако, поскольку никель является дефицитным ресурсом, вместо никель-хромовой стали часто используются другие легирующие элементы.

Eвлияние mолибден в стали

Молибден улучшает зернистую структуру стали, повышает прокаливаемость и прочность в горячем состоянии, а также сохраняет достаточную прочность и сопротивление ползучести при высоких температурах (когда деформация происходит под действием длительных напряжений при высоких температурах).

При добавлении в конструкционную сталь молибден улучшает ее механические свойства, а также снижает хрупкость. легированная сталь под воздействием огня. Кроме того, при добавлении в инструментальную сталь молибден повышает ее красную твердость.

Eвлияние tитаний в стали

Титан является сильным раскислителем стали. Он делает внутреннюю структуру стали более плотной, улучшает ее зернистую структуру, снижает чувствительность к старению и хладноломкость, а также улучшает сварочные характеристики. Добавление соответствующего количества титана в аустенитную нержавеющую сталь Cr18Ni9 может предотвратить межкристаллитная коррозия.

Eвлияние vанадий в стали

Ванадий является отличным раскислителем стали. При добавлении в сталь 0,5% ванадия улучшается зерновая структура, повышается прочность и вязкость. Карбиды, образующиеся в результате сочетания ванадия и углерода, повышают устойчивость к водородной коррозии при высоких температурах и давлении.

Eвлияние tвольфрам в стали

Вольфрам имеет высокую температуру плавления и высокую плотность, что делает его важнейшим легирующим элементом. Карбиды, образованные из вольфрама и углерода, обладают высокой твердостью и износостойкостью. Добавление вольфрама в инструментальную сталь значительно повышает ее красную твердость и жаропрочность, что делает ее пригодной для использования в качестве режущего инструмента и ковочные штампы.

Eвлияние nиобий в стали

Ниобий улучшает зернистую структуру стали и снижает ее чувствительность к перегреву и отпускную хрупкость, а также повышает прочность, но снижает пластичность и вязкость.

Добавление ниобия в обычную низколегированную сталь повышает ее устойчивость к атмосферной коррозии, а также к коррозии водородом, азотом и аммиаком при высоких температурах. Ниобий также улучшает сварочные характеристики. При добавлении в аустенитную нержавеющую сталь ниобий предотвращает межкристаллитная коррозия.

Eвлияние cобальт из стали

Кобальт - редкий и ценный металл, который в основном используется в специальных сталях и сплавах, таких как жаропрочная сталь и магнитные материалы.

Eвлияние cоппер в стали

Сталь WISCO, произведенная из руды Дайе, часто содержит медь. Медь повышает прочность и вязкость, особенно в отношении атмосферной коррозии. Недостатком является повышенная вероятность возникновения хрупкости при горячей обработке. Когда содержание меди превышает 0,5%, пластичность значительно снижается, но когда содержание меди менее 0,50%, она не влияет на свариваемость.

Eвлияние aалюминий в стали

Алюминий является распространенным раскислителем в стали. При добавлении небольшого количества алюминия в сталь улучшается зерновая структура и повышается ударная вязкость, как это видно на примере стали 08Al, используемой для глубокой вытяжки листов. Алюминий также обладает устойчивостью к окислению и коррозии.

В сочетании с хромом и кремнием алюминий значительно улучшает показатели термостойкости и устойчивости к высокотемпературной коррозии. Однако алюминий негативно влияет на способность стали к горячей обработке, сварке и резке.

Eвлияние bорон в стали

Добавление небольшого количества бора в сталь улучшает ее компактность и свойства при горячей прокатке, а также повышает ее прочность.

Eвлияние rэто eарт eлемент из стали

Редкоземельные элементы относятся к 15 лантаноидам с атомными номерами 57-71 в периодической таблице. Все эти элементы являются металлами, но их оксиды похожи на "землю", поэтому их принято называть редкоземельными. Добавление редкоземельных элементов в сталь изменяет состав, форму, распределение и свойства включений в стали, улучшая различные свойства, такие как вязкость, свариваемость и способность к холодной обработке. Добавление редкоземельных элементов в лемешное железо повышает износостойкость.

См. также:

Не забывайте, что делиться - значит заботиться! : )
Шейн
Автор

Шейн

Основатель MachineMFG

Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.

Далее

Освоение CAD/CAM: Основные технологии с пояснениями

Основные концепции автоматизированного проектирования и автоматизированного производства Автоматизированное проектирование и автоматизированное производство (CAD/CAM) - это комплексная и технически сложная дисциплина системного инжиниринга, которая включает в себя такие различные области, как компьютерная [...]...

Виртуальное производство: Концепции и принципы

Концепция виртуального производства Виртуальное производство (ВП) - это фундаментальная реализация реального производственного процесса на компьютере. В нем используются технологии компьютерного моделирования и виртуальной реальности, поддерживаемые высокопроизводительными [...]...

Понимание гибких производственных систем: Руководство

Гибкая производственная система (FMS) обычно использует принципы системной инженерии и групповой технологии. Она объединяет станки с числовым программным управлением (ЧПУ) (обрабатывающие центры), координатно-измерительные машины, системы транспортировки материалов, [...]...

Изучение 4 передовых методов нанофабрикации

Подобно тому, как производственные технологии играют важнейшую роль в различных областях, технология нанофабрикации занимает ключевое место в сфере нанотехнологий. Технология нанофабрикации включает в себя множество методов, в том числе механические [...].

Сверхточная обработка: Виды и технологии

Сверхточная обработка относится к прецизионным производственным процессам, в которых достигаются чрезвычайно высокие уровни точности и качества поверхности. Ее определение относительно и меняется по мере развития технологий. В настоящее время эта технология позволяет достичь [...].

Выбор правильного приспособления для ЧПУ: Типы и советы

В настоящее время механическую обработку можно разделить на две группы в зависимости от серийности производства: Среди этих двух категорий, первая составляет около 70-80% от общей стоимости продукции механической обработки [...]...

Топ-4 метода специальной обработки в современном машиностроении

В этой статье в основном представлены несколько зрелых методов специальной обработки. I. Обработка электрическим разрядом (EDM) EDM - это метод обработки токопроводящих материалов, использующий явление электрической коррозии во время [...]...

Что такое обработка с ЧПУ? Виды, преимущества, недостатки и этапы обработки

Что такое обработка с ЧПУ? Числовое программное управление (ЧПУ) - это метод управления движением и операциями обработки на станках с помощью оцифрованной информации. Станки с числовым программным управлением, часто сокращенно называемые [...]...

Изучение высокоскоростной резки: Обзор технологий и применение

Обработка резанием остается наиболее распространенным методом механической обработки, играющим важную роль в механическом производстве. С развитием производственных технологий технология обработки резанием претерпела значительный прогресс в [...].

Топ-7 новых инженерных материалов: Что нужно знать

Под передовыми материалами понимаются недавно исследованные или находящиеся в стадии разработки материалы, обладающие исключительными характеристиками и особыми функциональными свойствами. Эти материалы имеют огромное значение для развития науки и техники, [...]...

Методы расширения металла: Исчерпывающее руководство

Формирование выпуклости подходит для различных типов заготовок, таких как чашки глубокой вытяжки, разрезанные трубы и прокатные конические сварные изделия. Классификация по средствам формования выпуклости Методы формования выпуклости можно разделить [...].
MachineMFG
Поднимите свой бизнес на новый уровень
Подпишитесь на нашу рассылку
Последние новости, статьи и ресурсы, еженедельно отправляемые в ваш почтовый ящик.

Свяжитесь с нами

Вы получите наш ответ в течение 24 часов.