28 elementi che influenzano l'acciaio: i loro effetti sulle proprietà e sulle prestazioni

I. Introduzione: perché gli elementi determinano le proprietà in acciaio?

L'acciaio è un materiale in lega con ferro (Fe) come matrice. Le sue proprietà dipendono non solo dal ferro stesso, ma sono anche influenzate da elementi fondamentali come il carbonio (C), il silicio (SI) e il manganese (MN). Aggiungendo elementi legati come Chromium (CR), nichel (NI) e molibdeno (MO), l'acciaio può acquisire proprietà speciali, tra cui resistenza alla corrosione, resistenza all'usura e resistenza ad alta temperatura. Nel frattempo, elementi di impurità e oligoelementi hanno anche un profondo impatto sulle proprietà complete dell'acciaio. Questo articolo introduce sistematicamente le funzioni di diversi elementi sulle proprietà in acciaio e sulle loro applicazioni tipiche.

Ii. Elementi fondamentali: gettare le basi per le proprietà in acciaio

2.1 Carbon (c): il regolatore centrale delle proprietà in acciaio

Il carbonio è l'elemento più cruciale in acciaio. Il suo contenuto determina direttamente la durezza, la forza, la plasticità e la tenacità dell'acciaio. L'acciaio a basso contenuto di carbonio (C <0,25%) presenta un'eccellente tenacia e una buona saldabilità. L'acciaio a medio carbonio (0,25-0,6%) combina resistenza e tenacità, rendendolo adatto per la produzione di parti meccaniche e assi automobilistici. L'acciaio ad alto contenuto di carbonio (> 0,6%) migliora significativamente la durezza e la resistenza all'usura, che è ampiamente utilizzata in strumenti, molle e binari.

2.2 Silicon (SI): doppio ruolo nella disossidazione e nel miglioramento della proprietà

Il silicio funge principalmente da desossidante in acciaio. Può anche migliorare la resistenza e la durezza dell'acciaio e migliorare le sue proprietà elastiche, svolgendo un ruolo vitale in acciaio elettrico e acciaio a molla. Tuttavia, quando il contenuto di silicio è troppo alto, la tenacia e la saldabilità dell'acciaio diminuiranno.

2.3 Manganese (MN): miglioramento delle prestazioni e soppressione degli effetti dannosi

Il manganese può aumentare la forza e la durezza dell'acciaio e migliorarne in modo significativo la sua intensurabilità. Reagisce con lo zolfo per formare MNS, riducendo gli effetti dannosi dello zolfo. In acciaio alto-manganese, con un contenuto di manganese superiore al 10%, l'acciaio presenta una resistenza all'usura estremamente elevata e resistenza all'impatto, ampiamente applicata nel campo delle macchine minerarie.

Iii. Elementi di lega principale: dotare l'acciaio di proprietà speciali

3.1 Chromium (CR): chiave per migliorare la durezza e la resistenza alla corrosione

Il cromo può migliorare la durezza, la resistenza e la resistenza all'usura dell'acciaio. Quando il suo contenuto raggiunge oltre il 12%, migliora significativamente la resistenza alla corrosione dell'acciaio, che è una caratteristica chiave dell'acciaio inossidabile.

3.2 Nickel (NI): ottimizzazione della tenacità e della resistenza alla corrosione

Il nichel può migliorare la tenacità, la resistenza alla corrosione e le proprietà a bassa temperatura dell'acciaio. Gli acciai inossidabili austenitici (come 304 e 316), che contengono nichel, eseguono in modo eccellente in ambienti chimici e marini.

3.3 Molybdenum (MO): miglioramento dell'alto e prestazioni ad alta temperatura

Il molibdeno può migliorare l'indignabilità e la resistenza ad alta temperatura dell'acciaio e impedire efficacemente la fragilità. È comunemente usato in acciaio resistente al calore e acciaio strutturale ad alta resistenza.

3.4 Vanadio (V): raffinamento del grano e miglioramento della forza

Il vanadio può perfezionare in modo significativo i granuli di acciaio e migliorare la sua resistenza e resistenza all'usura formando carbonitridi. È indispensabile in acciaio ad alta velocità e acciaio in lega ad alta resistenza.

3.5 Tungsteno (W): acciaio dotato di residenza rossa

Il tungsteno conferisce acciaio con una buona dimora rossa, consentendole di mantenere la durezza alle alte temperature. È ampiamente utilizzato nella produzione di utensili da taglio in acciaio ad alta velocità.

3.6 Cobalt (CO): miglioramento della resistenza al calore e delle proprietà magnetiche

Il cobalto può migliorare la resistenza al calore e le proprietà magnetiche dell'acciaio, comunemente presenti in acciaio ad alta velocità e leghe magnetiche permanenti.

3.7 alluminio (AL): desossidazione e miglioramento della resistenza all'ossidazione ad alta temperatura

L'alluminio è un deossidante comune. Può anche perfezionare i cereali e migliorare la resistenza all'ossidazione ad alta temperatura dell'acciaio, ampiamente applicata in acciaio resistente alla corrosione e acciaio resistente al calore.

3.8 rame (Cu): miglioramento della resistenza alla corrosione atmosferica

Il rame può migliorare significativamente la resistenza alla corrosione atmosferica dell'acciaio. Una quantità adeguata di rame può formare un film di ossido protettivo sulla superficie dell'acciaio, utilizzato in acciaio per agenti atmosferici. Ma un contenuto eccessivo di rame può causare calda carena in acciaio.

3.9 Titanio (TI): prevenzione della corrosione intergranulare in acciaio inossidabile

Il titanio può formare composti stabili con carbonio e azoto, prevenendo la corrosione intergranulare in acciaio inossidabile e migliorando il raffinamento del grano. Un'applicazione tipica è l'acciaio inossidabile 321.

3.10 Niobium (NB): perfezionamento del grano e miglioramento della forza

Il niobio può perfezionare i cereali e migliorare la resistenza e la resistenza al calore dell'acciaio. È un elemento chiave in acciaio a bassa lega (HSLA) ad alta resistenza e acciaio per tubazioni.

3.11 Elementi speciali resistenti ad alta temperatura (ZR, HF, TA, RE)

Questi elementi possono migliorare significativamente la resistenza ad alta temperatura e la resistenza alla creep di acciaio, applicate principalmente in motori aerospaziali, turbine a gas e apparecchiature di energia nucleare.

IV. Elementi di impurità: influenze a doppia faccia sulle proprietà in acciaio

4.1 Phosforo (P): coesistenza del miglioramento delle prestazioni e del rischio di mancanza di freddo

Il fosforo può aumentare la resistenza e la resistenza alla corrosione dell'acciaio, ma riduce notevolmente la sua plasticità e tenacità, soggetto a causare una fredda mancanza. Attraverso un controllo ragionevole e una combinazione di elementi, i suoi effetti positivi possono essere utilizzati in campi specifici.

4.2 Sulphur (S): dalla trasformazione dannosa a quella per scopi speciali

Lo zolfo è di solito un elemento dannoso, causando calda mancanza e crepe in acciaio. Tuttavia, in acciaio libero, una quantità adeguata di zolfo può migliorare la lavorabilità.

4.3 azoto (N): benefico in piccole quantità, dannoso in eccesso

Piccole quantità di azoto possono perfezionare i cereali e migliorare la resistenza dell'acciaio, ma l'azoto eccessivo può causare fragilità dell'età. In acciaio nitrurato, l'azoto può aumentare significativamente la durezza superficiale.

4.4 ossigeno (O) e idrogeno (H): impurità dannose in acciaio

L'ossigeno e l'idrogeno sono generalmente considerati impurità dannose. L'ossigeno forma inclusioni, riducendo la tenacità dell'acciaio. L'idrogeno può portare a idrogeno abbraccito, causando stress da stress. Pertanto, il loro contenuto deve essere strettamente controllato durante il processo di produzione in acciaio.

V. Traccia ed elementi speciali: piccoli contenuti, grandi impatti

5.1 Boron (B): elemento traccia migliorando significativamente l'adducibilità

Il boro è un elemento di traccia cruciale. Anche un contenuto di poche parti per milione può migliorare significativamente l'indurnabilità dell'acciaio, comunemente utilizzato in acciaio automobilistico e acciaio ad alta resistenza a bassa lega.

5.2 Tin (SN), Lead (PB), Bismuth (BI), Antimony (SB)

Questi elementi di solito hanno effetti negativi sull'acciaio, causando calda mancanza. Ma in acciaio a taglio libero, l'aggiunta di una quantità adeguata di piombo o bismuto può invece migliorare la lavorabilità ed estendere la durata dello strumento.

Vi. Conclusione: elementi che modellano le proprietà in acciaio in modo collaborativo

Da questi effetti, è chiaro che l'acciaio non è solo una semplice lega di ferro -carbonio ma un sistema attentamente bilanciato di più elementi. La presenza, la quantità e le interazioni di ciascun elemento determinano le proprietà finali dell'acciaio. Adattando gli elementi di lega e controllando le impurità, i metallurgisti possono progettare acciai con caratteristiche altamente specifiche, garantendo che soddisfino i diversi requisiti delle industrie moderne che vanno dalla costruzione e nei trasporti all'energia e all'energia.

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