Com a material bàsic de la indústria moderna, el rendiment de l'acer està directament regulat per la composició química. Entre ells, carboni (C), manganès (Mn), silici (Si), sofre (S), fòsfor (P) cinc elements canviant l'organització metal·lúrgica, l'estructura cristal·lina i la distribució d'impureses, afectant significativament la resistència, la duresa, la processabilitat i la resistència a la corrosió de l'acer.
En primer lloc, els elements de carboni (C): força i plasticitat del regulador central
El carboni és l'element d'aliatge més important de l'acer i el seu contingut té un paper decisiu en el rendiment de l'acer. En l'interval d'acer sub-eutèctic (contingut de carboni del 0,02% -0,77%), amb l'augment del contingut de carboni, el nombre de partícules carburitzades a la matriu de ferrita, la resistència a la tracció i la duresa es va incrementar linealment, però l'allargament i la resistència a l'impacte van disminuir significativament. Quan el contingut de carboni supera el punt eutèctic (0,77%) per formar un acer peritèctic, l'estrenyiment de l'espai entre les làmines de perlita condueix a un augment continuat de la resistència, però el biaix del carbur als límits del gra provoca el risc de fragilitat.
Els casos típics mostren que el contingut de carboni del 0,45% d'acer al carboni mitjà després del tractament de temperat, resistència a la tracció de fins a 800 MPa, allargament es manté al 15%; i el contingut de carboni de l'1,2% d'acer d'alt carboni encara que la duresa de HRC62, però la resistència a l'impacte és inferior a 10J/cm². El rendiment de la soldadura, el contingut de carboni de cada augment del 0,1%, l'índex de sensibilitat a les esquerdes de soldadura augmentat un 20%, cal utilitzar elèctrodes d'hidrogen baix - i preescalfar a 150 graus o més.
En segon lloc, element de manganès (Mn): enduriment i treballabilitat en calent del doble regulador
El manganès com a elements de formació-de carbur feble, mitjançant l'enfortiment de la solució sòlida i el mecanisme dual de control de l'organització per millorar el rendiment de l'acer. En ferrita, els àtoms de manganès substitueixen els àtoms de ferro per desencadenar la distorsió de la gelosia, augmentant la força de rendiment en uns 30MPa/%; en l'austenita, l'expansió de manganès de la -regió de fase de manera que la temperatura crítica d'Ac3 augmentava 50-80 graus, millorant significativament la tempabilitat. Les dades experimentals mostren que l'acer 45 que conté un 1,2% de manganès pot assolir la duresa HRC45 després de l'extinció de l'aigua, que és 3 nivells de duresa Rockwell superiors a la de l'acer sense manganès.
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 (>L'1,5%) provoca un engrossiment del gra durant el tremp i un augment del 40% de l'índex de fragilitat del tremp, i l'austenita residual s'ha d'eliminar mantenint-la a 700 graus. En aplicacions típiques, l'acer 20MnSi amb un 0,8% -1,2% de manganès s'utilitza àmpliament per a barres d'armadura de construcció, i la seva resistència a la fluència augmenta un 25% en comparació amb l'acer Q235.
En tercer lloc, element de silici (Si): potenciador sinèrgic de l'enfortiment de la solució sòlida i la resistència a la corrosió
Com a element de formació de ferrita-fort, el silici millora les propietats de l'acer mitjançant el mecanisme dual d'enfortiment de la solució sòlida i la pel·lícula d'òxid superficial. En ferrita, el radi dels àtoms de silici és un 11% més gran que el dels àtoms de ferro, la qual cosa desencadena la distorsió de la gelosia per augmentar la força de fluència en uns 50 MPa/%. Els experiments d'oxidació superficial mostren que el contingut de silici de l'1,5% de l'acer oxidat a 800 graus durant 24 hores, el gruix de la pel·lícula d'òxid és un 60% menor que l'acer normal, gràcies a la formació d'una capa protectora densa de SiO₂.
Pel que fa a la mecanització, un contingut de silici superior al 0,8% augmenta la resistència a la deformació en fred un 20%, requerint un procés de múltiples-passes amb volums de deformació petits. Aplicacions típiques, contingut de silici del 0,2% -0,5% d'acer 40SiMn utilitzat en la fabricació de bieles d'automòbil, la seva vida útil a la fatiga que l'acer al carboni normal per millorar 1,5 vegades; contingut de silici del 15% -20% de ferro colat d'alt silici en àcid sulfúric taxa de corrosió mitjana<0.1mm / a, become the preferred material for corrosion-resistant parts of chemical equipment.
En quart lloc, els elements de sofre (S): rendiment de treball en calent del destructor invisible
El sofre en forma d'inclusions de FeS en els límits de gra d'acer, el seu dany es reflecteix principalment en el processament tèrmic i la soldadura de dues escenes. FeS i Fe formats pel punt de fusió del co-cristall de només 988 graus, quan l'acer s'escalfa a 1150 graus, els límits de gra al FeS líquid condueixen a una disminució de la resistència local, propensa a l'esquerdament tèrmic. Les dades experimentals mostren que el contingut de sofre del 0,05% de l'acer en el procés de fosa contínua, la incidència de la taxa de craqueig tèrmic és 5 vegades més gran que el contingut de sofre del 0,01%.
Pel que fa al rendiment de la soldadura, el gas SO₂ generat per la reacció entre sofre i oxigen forma porus a la soldadura, reduint l'àrea de la secció transversal efectiva del metall de soldadura en un 30%. Els casos típics mostren que el contingut de sofre del 0,08% de l'acer Q235 a la soldadura per arc manual, la resistència a l'impacte del metall de soldadura és inferior a 8J/cm², només 1/3 del material base. procés modern de fabricació d'acer mitjançant l'addició d'elements de terres rares per formar un alt punt de fusió del sulfur, l'índex de perill del sofre es redueix en un 70%.
Cinc elements de fòsfor (P): resistència a baixa-temperatura de l'assassí mortal
Fòsfor en solubilitat sòlida de ferrita del 0,9%, el seu radi atòmic és un 14% més gran que l'àtom de ferro, provocant una greu distorsió de la xarxa. Les dades experimentals mostren que el contingut de fòsfor del 0,1% de l'acer a -20 graus quan la resistència a l'impacte és un 65% inferior a la temperatura normal, que prové dels àtoms de fòsfor en la formació de biaix del pla cristal·lí {100} dels grups de gas Kirchner en el moviment de dislocació de l'efecte de fixació. Els experiments de fragilitat a baixa temperatura mostren que l'acer amb un contingut de fòsfor del 0,15% pateix una fractura deconvolucionada a -40 graus, amb una fractura caracteritzada per característiques icosaèdriques típiques.
Pel que fa a la mecanització de tall, l'efecte sinèrgic del fòsfor i el sofre va donar lloc a una reducció del 20% de les forces de tall i un augment d'1,5 - vegades la vida útil de l'eina. En aplicacions típiques, l'acer de tall lliure 1215 amb un contingut de fòsfor del 0,08% al 0,15% s'utilitza àmpliament per al mecanitzat de peces de precisió, amb una rugositat superficial de fins a Ra0,8 μm. Cal assenyalar, però, que amb un contingut de fòsfor superior al 0,12%, la taxa de corrosió de l'acer en el medi marí augmenta en un factor de 3, que s'ha d'inhibir afegint elements de coure per formar una pel·lícula protectora.
