Kaasaegse tööstuse põhimaterjalina reguleerib terase toimivust otseselt keemiline koostis. Nende hulgas on süsinik (C), mangaan (Mn), räni (Si), väävel (S), fosfor (P) viis elementi, muutes metallurgilist organisatsiooni, kristallstruktuuri ja lisandite jaotust, mis mõjutavad oluliselt terase tugevust, sitkust, töödeldavust ja korrosioonikindlust.
Esiteks süsiniku (C) elemendid: südamiku regulaatori tugevus ja plastilisus
Süsinik on terase kõige olulisem legeerelement ja selle sisaldus mängib terase jõudluses määravat rolli. Sub-eutektilise terase (süsinikusisaldus 0,02% -0,77%) vahemikus suurenes süsinikusisalduse suurenemisega ferriitmaatriksis karburiseerunud osakeste arv, tõmbetugevus ja kõvadus lineaarselt, kuid pikenemine ja löögitugevus vähenesid oluliselt. Kui süsinikusisaldus ületab eutektilise punkti (0,77%), moodustades peritektilise terase, põhjustab perliitlamellide vahekauguse vähenemine tugevuse jätkuvat suurenemist, kuid karbiidi nihe terade piiridel põhjustab hapruse ohu.
Tüüpilised juhtumid näitavad, et keskmise süsinikusisaldusega terase süsinikusisaldus on 0,45% pärast karastamist, tõmbetugevus kuni 800 MPa, pikenemine säilitatud 15%; ja süsinikusisaldus on 1,2% kõrge süsinikusisaldusega terasest, kuigi kõvadus on HRC62, kuid löögitugevus on alla 10 J/cm². Keevitustulemused, süsinikusisaldus iga suurenemise korral 0,1%, keevisõmbluse pragude tundlikkuse indeks suurenes 20%, tuleb kasutada madala -vesinikuga elektroode ja eelkuumutada 150 kraadini või rohkem.
Teiseks mangaani (Mn) element: topeltregulaatori kõvastuvus ja kuumtöödeldavus
Mangaan nõrga karbiidi{0}}moodustava elemendina tänu tahke lahenduse tugevdamisele ja korralduse juhtimisele, et parandada terase jõudlust. Ferriidis asendavad mangaani aatomid raua aatomeid, et vallandada võre moonutus, voolavuspiir suurenes umbes 30 MPa/%; austeniidis paisub mangaan -faasipiirkonnas nii, et Ac3 kriitiline temperatuur tõusis 50-80 kraadi võrra, parandades oluliselt kõvenevust. Eksperimentaalsed andmed näitavad, et 45 teras, mis sisaldab 1,2% mangaani, võib pärast veega kustutamist saavutada kareduse HRC45, mis on 3 Rockwelli kõvaduse taset kõrgem kui mangaanivaba teras.
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%) põhjustab karastamise ajal terade jämedust ja karastuse rabeduse indeksi 40% tõusu ning jääkausteniit tuleb eemaldada, hoides seda 700 kraadi juures. Tüüpilistes rakendustes kasutatakse ehitusarmatuuris laialdaselt 0,8–1,2% mangaani sisaldavat 20MnSi terast ja selle voolavuspiir on Q235 terasega võrreldes suurenenud 25%.
Kolmandaks, räni (Si) element: tahke lahuse tugevdamise ja korrosioonikindluse sünergiline tugevdaja
Tugeva ferriiti{0}}moodustava elemendina parandab räni terase omadusi tahke lahuse tugevdamise ja pinna oksiidkile kahekordse mehhanismi kaudu. Ferriidis on räni aatomite raadius 11% suurem kui rauaaatomitel, mis käivitab võre moonutused, et suurendada voolavuspiiri umbes 50 MPa/%. Pinna oksüdatsioonikatsed näitavad, et 1,5% terase ränisisaldus oksüdeerus 800 kraadi juures 24 tundi, oksiidkile paksus on 60% väiksem kui tavalisel terasel tänu tiheda SiO₂ kaitsekihi moodustumisele.
Töödeldavuse osas suurendab ränisisaldus üle 0,8% külmadeformatsioonikindlust 20%, mis nõuab mitmekäigulist protsessi väikese deformatsioonimahuga. Tüüpilised rakendused, ränisisaldus 0,2% -0,5% 40SiMn terasest, mida kasutatakse autode ühendusvarraste valmistamisel, selle väsimuseiga võrreldes tavalise süsinikterase puhul on 1,5 korda suurem; ränisisaldus 15–20% kõrge ränisisaldusega malmist väävelhappes, keskmine korrosioonikiirus<0.1mm / a, become the preferred material for corrosion-resistant parts of chemical equipment.
Neljandaks, väävli (S) elemendid: nähtamatu hävitaja kuumtöötlemine
Väävel FeS lisandite kujul terase tera piirides, selle kahju kajastub peamiselt kahe stseeni termilisel töötlemisel ja keevitamisel. FeS ja Fe, mis moodustuvad ainult 988-kraadise ko-kristalli sulamistemperatuuri tõttu, kui terast kuumutatakse 1150 kraadini, põhjustavad vedela FeS terade piirid kohaliku tugevuse languse, mis on altid termilisele pragunemisele. Katseandmed näitavad, et 0,05% terase väävlisisaldus pidevas valamisprotsessis on termilise pragunemise määr 5 korda suurem kui 0,01% väävlisisaldus.
Keevitustulemuse osas moodustab väävli ja hapniku vahelisel reaktsioonil tekkiv SO₂ gaas keevisõmbluses poorid, mis vähendab keevismetalli efektiivset ristlõikepinda -30%. Tüüpilised juhtumid näitavad, et 0,08% Q235 terase väävlisisaldus käsitsi kaarkeevitamisel, keevismetalli löögikindlus on alla 8J/cm², mis on vaid 1/3 alusmaterjalist. Kaasaegne terasetootmisprotsess haruldaste muldmetallide elementide lisamisega, et moodustada kõrge sulfiidi sulamistemperatuur, vähendas väävliohu indeksit 70%.
Viis fosfori (P) elementi: surmava tapja vastupidavus madalal temperatuuril-
Fosfori lahustuvus ferriidis on 0,9%, selle aatomiraadius on 14% suurem kui rauaaatomil, mis põhjustab võre tõsiseid moonutusi. Eksperimentaalsed andmed näitavad, et 0,1% terase fosforisisaldus -20 kraadi juures, kui löögitugevus on 65% madalam kui normaaltemperatuur, mis tuleneb fosfori aatomitest {100} kristalltasandil, nihutab Kirchneri gaasiklastrite moodustumist kinnitumise efekti dislokatsiooni liikumisel. Madala temperatuuriga rabeduskatsed näitavad, et 0,15% fosforisisaldusega teras läbib -40 kraadi juures dekonvoleeritud murdumise, mille puhul on iseloomulikud tüüpilised ikosaeedrilised tunnused.
Lõikamise töödeldavuse osas vähendas fosfori ja väävli sünergistlik mõju lõikejõude 20% ja tööriista kasutusiga 1,5{3}} korda. Tüüpilistes rakendustes kasutatakse 0,08–0,15% fosforisisaldusega vabalt lõikavat terast 1215 laialdaselt detailide täppistöötluseks, mille pinnakaredus on kuni Ra0,8 μm. Tuleb aga märkida, et üle 0,12% fosforisisalduse korral suureneb terase korrosioonikiirus merekeskkonnas 3 korda, mida on vaja pidurdada vaseelementide lisamisega, et moodustada kaitsekile.
