Яку роль відіграють хімічні елементи в сталі?

Роль хімічних елементів у сталі

Люди часто вважають сталь чистим залізом, але насправді сталь складається з заліза та поєднує різні елементи, такі як вуглець, кремній, марганець і мідь. Ці елементи діють як приправи, підвищуючи характеристики сталі з точки зору в'язкості, міцності, стійкості до корозії та продуктивності. Нижче ми познайомимося з ролями основних елементів: вуглецю, кремнію, марганцю та міді.

• Механічні властивості

Вуглець є найважливішим легуючим елементом сталі, що визначає властивості сталі.

Між атомами вуглецю та заліза утворюється певний тип інтерстиціального карбіду, який допомагає запобігти деформації атомів заліза. Одночасно підвищує межу текучості, міцність на розрив і твердість сталі.

Чим вищий вміст вуглецю, тим більше крихких карбідів у сталі. Високо{1}}вуглецева сталь схильна до руйнування в умовах низьких-температур, тоді як низько-вуглецева сталь має високу міцність.

• Властивості термічної обробки

Чим вище вміст вуглецю, тим вище твердість сталі при загартуванні, що збільшує глибину зміцненого шару. Якщо твердість після загартування невисока, це вказує на погану гартування низько-вуглецевої сталі. Середньо{3}} та високо-вуглецеві сталі досягають кращої гартуваності завдяки загартуванню з подальшим відпуском.

• Продуктивність обробки

Що вищий вміст вуглецю, то більша ймовірність появи тріщин у зоні-термічного впливу під час зварювання. Як правило, вміст вуглецю в сталі, яку необхідно зварити, має бути менше або дорівнювати 20%. Помірний вміст вуглецю (0,3%~0,5%) може ефективно збалансувати твердість і пластичність сталі.

• Стійкість до корозії

Чим вищий вміст вуглецю, тим більше він збільшує неоднорідність електричних явищ і хімічних явищ у сталі, прискорюючи корозію; низько{0}}вуглецева сталь менш схильна до іржі порівняно з високо-вуглецевою сталлю.

Карбоновий елемент

• Механічні властивості

Коли атоми заліза включають кремній, результуючий ефект зміцнення твердого розчину може покращити межу текучості та міцність на розрив сталі.

• Фізичні властивості

Кремній утворює захисну плівку на поверхні сталі, яка може запобігти проникненню кисню при високих температурах і підвищити стійкість сталі до окислення та термостійкість.

• Продуктивність обробки

Вміст кремнію більше 0,6% підвищує ризик утворення тріщин під час зварювання сталі. Тому вміст кремнію в сталі для зварювання зазвичай менше або дорівнює 0,3%.

Кремній

• Основний процес

Марганець поєднується з киснем у розплавленій сталі, що може зменшити вміст кисню в сталі, зменшити вміст оксидних домішок і підвищити чистоту сталі.

• Процес термічної обробки

Марганець може ефективно покращити загартуваність сталі, розширити діапазон температур гарту та зменшити ризик гартування тріщин.

• Продуктивність обробки

Додавання відповідної кількості марганцю до сталі може підвищити міцність і в’язкість металу шва, тому в сталі менше шансів утворюватися тріщини під час обробки.

 Марганець

Мідь може утворювати захисний шар на поверхні сталі, запобігаючи окисленню. Це ефективно контролює проникнення води та кисню, зменшуючи швидкість, з якою сталь іржавіє.

• Механічні властивості

Мідь може добре інтегруватися з атомами заліза, створюючи ефект твердого розчину між ними. Це ефективно підвищує межу текучості та межу міцності на розрив сталі без зниження її пластичності та міцності.

• Продуктивність обробки

Невелика кількість міді може зменшити холодне штампування сталі, мало вплинути на її характеристики холодного згинання та мінімізувати знос інструменту під час процесу виробництва сталі.

Мідний елемент