Il ruolo degli elementi di lega nell'acciaio(due)

(9) Cobalto

Il cobalto è utilizzato principalmente in acciai speciali e leghe.L'acciaio rapido contenente cobalto ha una durezza ad alta temperatura e il molibdeno può essere aggiunto contemporaneamente all'acciaio martensitico per ottenere una durezza ultraelevata e buone proprietà meccaniche complete.Inoltre, il cobalto è un importante elemento legante negli acciai resistenti a caldo e nei materiali magnetici.

Il cobalto riduce la temprabilità dell'acciaio, quindi l'aggiunta di solo acciaio al carbonio ridurrà le proprietà meccaniche complessive dell'acciaio temprato.Il cobalto può rafforzare la ferrite e, se aggiunto all'acciaio al carbonio, può migliorare la durezza, il punto di snervamento e la resistenza alla trazione dell'acciaio allo stato ricotto o normalizzato e ha un effetto negativo sull'allungamento e sul ritiro della sezione.La resistenza all'impatto diminuisce con l'aumento del contenuto di cobalto.Il cobalto è utilizzato negli acciai e leghe resistenti al calore a causa della sua resistenza all'ossidazione.Le turbine a gas in lega a base di cobalto mostrano il suo ruolo unico.

(10) Silicio (Si)

Il silicio può essere sciolto in ferrite e austenite per migliorare la durezza e la resistenza dell'acciaio, il suo ruolo è secondo solo al fosforo e più forte di manganese, nichel, cromo, tungsteno, molibdeno, vanadio e altri elementi.Tuttavia, quando il contenuto di silicio supera il 3%, la duttilità e la tenacità dell'acciaio saranno notevolmente ridotte.Il silicio può migliorare il limite elastico, la resistenza allo snervamento e il rapporto di snervamento (σs/σb) e la resistenza alla fatica e il rapporto di fatica (σ-1/σb) dell'acciaio.Questo è il motivo per cui l'acciaio al silicio o al silicio manganese può essere utilizzato come acciaio per molle.

Il silicio può ridurre la densità, la conduttività termica e la conduttività elettrica dell'acciaio.Può favorire l'ingrossamento del grano di ferrite, ridurre la coercitività.Ha la tendenza a ridurre l'anisotropia del cristallo, in modo che la magnetizzazione sia facile, la riluttanza sia ridotta e può essere utilizzato per produrre acciaio elettrico, quindi la perdita di blocco magnetico della lamiera di acciaio al silicio è bassa.Il silicio può migliorare la conduttività magnetica della ferrite, in modo che la lamiera di acciaio abbia una maggiore sensibilità magnetica in un campo magnetico debole.Tuttavia, il silicio riduce la sensibilità magnetica dell'acciaio in presenza di un forte campo magnetico.Il silicio ha una forte disossidazione, che riduce l'effetto di invecchiamento magnetico del ferro.

Quando l'acciaio contenente silicio viene riscaldato nell'atmosfera ossidante, sulla superficie si formerà uno strato di pellicola di SiO2, migliorando così la resistenza all'ossidazione dell'acciaio ad alta temperatura.

Il silicio può promuovere la crescita dei cristalli colonnari e ridurre la plasticità nell'acciaio fuso.Se l'acciaio al silicio si raffredda più velocemente quando riscaldato, la differenza di temperatura tra l'interno e l'esterno dell'acciaio è grande a causa della bassa conduttività termica e quindi della frattura.

Il silicio può ridurre la saldabilità dell'acciaio.Poiché il silicio è più forte del ferro in combinazione con l'ossigeno, è facile generare silicato a basso punto di fusione durante la saldatura, che aumenta la fluidità delle scorie fuse e del metallo fuso, causando il fenomeno degli schizzi e influenzando la qualità della saldatura.Il silicio è un buon disossidante.Quando si utilizza la disossidazione dell'alluminio, viene aggiunta una certa quantità di silicio, che può migliorare significativamente il tasso di disossidazione.C'è una certa quantità di silicio nell'acciaio, che viene introdotto come materia prima nel processo di produzione del ferro e dell'acciaio.Nell'acciaio bollente, il silicio è limitato a <0,07%, quando è destinato ad essere aggiunto, la lega di ferrosilicio viene aggiunta nella produzione dell'acciaio.

(11) Manganese (Mn)

Il manganese è un buon disossidante e desolforante.L'acciaio contiene generalmente una certa quantità di manganese, che può eliminare o indebolire la fragilità a caldo dell'acciaio causata dallo zolfo, così da migliorare le prestazioni di lavorazione a caldo dell'acciaio.

La soluzione solida formata da manganese e ferro migliora la durezza e la resistenza della ferrite e dell'austenite nell'acciaio.Allo stesso tempo è un elemento formato da carburi ed entra nella cementite per sostituire alcuni atomi di ferro.Il manganese svolge un ruolo nella raffinazione della perlite e nel miglioramento indiretto della resistenza dell'acciaio perlite, riducendo la temperatura critica di transizione nell'acciaio.Il manganese è secondo solo al nichel nella sua capacità di stabilizzare le strutture austenitiche e aumenta anche fortemente la temprabilità dell'acciaio.Una varietà di acciai legati sono stati realizzati con manganese contenente meno del 2% e altri elementi.

Il manganese ha le caratteristiche di risorse ricche e di efficienza diversificata ed è stato ampiamente utilizzato, come l'acciaio strutturale al carbonio con alto contenuto di manganese, l'acciaio per molle.

Nell'acciaio resistente all'usura ad alto tenore di carbonio e alto manganese, il contenuto di manganese può raggiungere il 10% ~ 14%.Dopo il trattamento in soluzione solida, ha una buona tenacità.Quando viene deformato dall'impatto, lo strato superficiale sarà rafforzato a causa della deformazione e avrà un'elevata resistenza all'usura.

Manganese e zolfo formano MnS con punto di fusione più elevato, che può prevenire il fenomeno del fragile caldo causato da FeS.Il manganese ha la tendenza ad aumentare l'ingrossamento del grano e la sensibilità alla fragilità del rinvenimento dell'acciaio.Se il raffreddamento dopo la fusione e la forgiatura non è corretto, è facile produrre macchie bianche.

(12) Alluminio (Al)

L'alluminio viene utilizzato principalmente per disossidare e raffinare i grani.Favoriscono la formazione di uno strato di nitrurazione dura resistente alla corrosione nell'acciaio da nitrurazione.L'alluminio può inibire l'invecchiamento dell'acciaio a basso tenore di carbonio e migliorare la tenacità dell'acciaio a bassa temperatura.Quando il contenuto è elevato, è possibile migliorare la resistenza all'ossidazione e alla corrosione nell'acido ossidante e nel gas H2S dell'acciaio e le proprietà elettriche e magnetiche dell'acciaio.L'alluminio svolge un ruolo importante nel rafforzamento della soluzione nell'acciaio, migliorando la resistenza all'usura, la resistenza alla fatica e le proprietà meccaniche del nucleo dell'acciaio cementato.

Nelle leghe refrattarie, alluminio e nichel formano composti per migliorare la forza di fusione.La lega di alluminio Fe-cr contenente alluminio ha le caratteristiche di una resistenza quasi costante e un'eccellente resistenza all'ossidazione ad alta temperatura, che è adatta per essere utilizzata come materiali in lega elettrometallurgica e filo di resistenza in alluminio cromo.

Quando alcuni acciai vengono disossidati, se la quantità di alluminio è eccessiva, si produrrà una microstruttura anormale e si promuoverà la tendenza alla grafitizzazione dell'acciaio.Negli acciai ferritici e perlite, l'alto contenuto di alluminio ridurrà la resistenza e la tenacità alle alte temperature e porterà alcune difficoltà alla fusione, alla colata e ad altri aspetti.

(13) Rame (Cu)

Il ruolo eccezionale del rame nell'acciaio è quello di migliorare la resistenza alla corrosione atmosferica del normale acciaio bassolegato, specialmente se utilizzato con fosforo, l'aggiunta di rame può anche migliorare la resistenza e il rapporto di snervamento dell'acciaio, ma non ha effetti negativi sulla saldatura prestazione.La durata della resistenza alla corrosione dell'acciaio ferroviario (U-Cu) contenente lo 0,20% ~ 0,50% di rame è 2-5 volte quella del normale binario in carbonio oltre alla resistenza all'usura.

Quando il contenuto di rame è superiore allo 0,75%, può produrre un effetto di rafforzamento dell'invecchiamento dopo il trattamento con la soluzione e l'invecchiamento.A basso contenuto, il suo effetto è simile al nichel, ma più debole.Quando il contenuto è più elevato, è sfavorevole all'elaborazione di deformazione a caldo e porta alla fragilità del rame durante l'elaborazione di deformazione a caldo.Il 2%-3% di rame nell'acciaio inossidabile austenitico può resistere alla corrosione dell'acido solforico, acido fosforico e acido cloridrico e alla stabilità della tensocorrosione.

(14) Boro (B)

La funzione principale del boro nell'acciaio è aumentare la temprabilità dell'acciaio, risparmiando così altri metalli più rari e nichel, cromo, molibdeno, ecc. A tale scopo, il suo contenuto è generalmente specificato nell'intervallo dallo 0,001% allo 0,005%.Può sostituire l'1,6% di nichel, lo 0,3% di cromo o lo 0,2% di molibdeno.Va notato che il molibdeno può prevenire o ridurre la fragilità del rinvenimento, mentre il boro promuove leggermente la tendenza alla fragilità del rinvenimento, quindi non può essere completamente sostituito dal boro.

L'acciaio al carbonio a medio carbonio con boro, grazie al miglioramento della temprabilità, può realizzare lo spessore di oltre 20 mm di acciaio dopo che le prestazioni di rinvenimento sono notevolmente migliorate, pertanto è possibile utilizzare acciaio 40B e 40MnB invece di 40Cr, è possibile utilizzare acciaio 20Mn2TiB invece di Acciaio cementato 20CrMnTi.Ma poiché il ruolo del boro con l'aumento del contenuto di carbonio nell'acciaio e si indebolisce, o addirittura scompare, nella selezione dell'acciaio al carbonio boronizzato, deve tenere conto delle parti dopo la cementazione, la temprabilità dello strato di cementazione sarà inferiore al nucleo di la temprabilità di questa caratteristica.

L'acciaio per molle è generalmente richiesto per essere completamente temprato, di solito l'area della molla non è grande, l'uso di acciaio contenente boro è vantaggioso.L'effetto del boro sull'acciaio per molle ad alto contenuto di silicio oscilla notevolmente, quindi è scomodo da usare.

Il boro ha una forte affinità con l'azoto e l'ossigeno.L'aggiunta dello 0,007% di boro all'acciaio bollente può eliminare il fenomeno dell'invecchiamento dell'acciaio.

(15) Terre Rare (Ri)

In generale, gli elementi delle terre rare si riferiscono alla tavola periodica degli elementi con numeri atomici da 57 a 71 (15 lantanidi) più 21 scandio e 39 ittrio, per un totale di 17 elementi.Sono di natura simile e non possono essere facilmente separati.Quelli non separati, chiamati terre rare miste, sono più economici e possono migliorare la plasticità e la resistenza all'urto dell'acciaio laminato forgiato, in particolare dell'acciaio fuso.Può migliorare la resistenza allo scorrimento di leghe e superleghe di acciaio resistente al calore.

Gli elementi delle terre rare possono anche migliorare la resistenza all'ossidazione e alla corrosione dell'acciaio.L'effetto antiossidante è più di silicio, alluminio, titanio e altri elementi.Può migliorare la fluidità dell'acciaio, ridurre le inclusioni non metalliche e rendere la struttura d'acciaio compatta e pura.

Il normale acciaio bassolegato con adeguati elementi di terre rare ha un buon effetto di disossidazione e rimozione dello zolfo, migliora la tenacità all'impatto (soprattutto la tenacità alle basse temperature) e migliora le proprietà di anisotropia.

Gli elementi di terre rare in lega di alluminio Fe-Cr aumentano la capacità antiossidante della lega, mantengono la grana fine dell'acciaio ad alta temperatura, migliorano la resistenza alle alte temperature, in modo che la vita della lega di riscaldamento elettrico sia notevolmente aumentata.

(16) Azoto (N)

L'energia dell'azoto è in parte utilizzata nel ferro, che ha l'effetto di rafforzare la soluzione solida e migliorare la temprabilità, ma non è significativa.A causa della precipitazione dei nitruri sui bordi del grano, la resistenza alle alte temperature dei bordi del grano può essere aumentata e la resistenza allo scorrimento dell'acciaio può essere aumentata.Abbinato ad altri elementi in acciaio, effetto indurente per precipitazione.La resistenza alla corrosione dell'acciaio non è significativa, ma la nitrurazione superficiale dell'acciaio non solo aumenta la durezza e la resistenza all'usura, ma migliora anche significativamente la resistenza alla corrosione.L'azoto residuo nell'acciaio a basso tenore di carbonio può portare alla fragilità dell'invecchiamento.

(17) Zolfo (S)

La lavorabilità dell'acciaio può essere migliorata aumentando il contenuto di zolfo e manganese.Nell'acciaio facilmente lavorabile viene aggiunto zolfo come elemento benefico.Lo zolfo è altamente segregato nell'acciaio.Il deterioramento della qualità dell'acciaio, alle alte temperature, riduce la plasticità dell'acciaio, è un elemento dannoso, che esiste sotto forma di FeS con punto di fusione più basso.Il FeS da solo ha un punto di fusione di soli 1190 ℃, mentre la temperatura eutettica del cristallo eutettico formato con il ferro nell'acciaio è ancora più bassa, solo 988 ℃.Quando l'acciaio si solidifica, il solfuro di ferro si fonde al bordo del grano primario.Quando l'acciaio viene laminato a 1100 ~ 1200 ℃, il FeS sul bordo del grano si scioglie, il che indebolisce notevolmente la forza di legame tra i grani e porta al fenomeno della fragilità calda dell'acciaio, quindi lo zolfo dovrebbe essere rigorosamente controllato.Generalmente, è controllato tra 0,020% e 0,050%.Per prevenire la fragilità causata dallo zolfo, è necessario aggiungere abbastanza manganese per formare MnS con un punto di fusione più elevato.Se l'acciaio contiene una portata elevata, la saldatura a causa della generazione di SO2 formerà pori e lascerà il metallo di saldatura.

(18) Fosforo (P)

Il fosforo ha un forte effetto sul rafforzamento della soluzione solida e sull'indurimento a freddo dell'acciaio.L'aggiunta di acciaio strutturale a bassa lega come elemento di lega può migliorarne la resistenza e la resistenza alla corrosione atmosferica, ma ridurre le sue prestazioni di stampaggio a freddo.Il fosforo combinato con zolfo e manganese può aumentare le prestazioni di taglio dell'acciaio, aumentare la qualità della superficie del pezzo, per tagliare facilmente l'acciaio, quindi anche l'acciaio da taglio ha un contenuto di fosforo relativamente alto.Il fosforo utilizzato nella ferrite, sebbene possa migliorare la resistenza e la durezza dell'acciaio, il danno più grande è che la segregazione è grave, aumenta la fragilità temperata, aumenta significativamente la plasticità e la tenacità dell'acciaio, risultando in acciaio nella lavorazione a freddo è facile da rompere , ovvero il cosiddetto fenomeno della "fragilità fredda".Il fosforo ha anche un effetto negativo sulla saldabilità.Il fosforo è un elemento dannoso, dovrebbe essere rigorosamente controllato, il contenuto generale non è superiore allo 0,03% ~ 0,04%.