Effek van Chemiese Elemente op Eienskappe van Staalplaat
'n Yster-koolstoflegering met 'n koolstofinhoud van minder as 2.11% word staal genoem. Benewens chemiese komponente soos yster (Fe) en koolstof (C), bevat staal ook 'n klein hoeveelheid silikon (Si), mangaan (Mn), fosfor (P), swael (S), suurstof (O), stikstof (N), niobium (Nb) en titanium (Ti). Die invloed van algemene chemiese elemente op staaleienskappe is soos volg:
1. Koolstof (C): Met die toename in koolstofinhoud in staal neem die vloeisterkte en treksterkte toe, maar die plastisiteit en impaksterkte neem af; Wanneer die koolstofinhoud egter 0.23% oorskry, versleg die sweisvermoë van staal. Daarom oorskry die koolstofinhoud van lae-allooi strukturele staal wat vir sweiswerk gebruik word, gewoonlik nie 0.20% nie. Die toename in koolstofinhoud sal ook die atmosferiese korrosiebestandheid van staal verminder, en hoë koolstofstaal korrodeer maklik in die oop lug. Daarbenewens kan koolstof die koue brosheid en verouderingsensitiwiteit van staal verhoog.
2. Silikon (Si): Silikon is 'n sterk deoksideerder in die staalvervaardigingsproses, en die silikoninhoud in getemperde staal is gewoonlik 0.12%-0.37%. As die silikoninhoud in staal 0.50% oorskry, word silikon 'n legeringselement genoem. Silikon kan die elastisiteitslimiet, vloeigrens en treksterkte van staal aansienlik verbeter, en word wyd gebruik as veerstaal. Deur 1.0-1.2% silikon by die getemperde strukturele staal te voeg, kan die sterkte met 15-20% verhoog word. Gekombineer met silikon, molibdeen, wolfram en chroom, kan dit korrosiebestandheid en oksidasiebestandheid verbeter, en kan dit gebruik word om hittebestande staal te vervaardig. Lae koolstofstaal wat 1.0-4.0% silikon bevat, met uiters hoë magnetiese deurlaatbaarheid, word as elektriese staal in die elektriese industrie gebruik. Die toename in silikoninhoud sal die sweisvermoë van staal verminder.
3. Mangaan (Mn): Mangaan is 'n goeie deoksideerder en ontswaweler. Oor die algemeen bevat staal 0.30-0.50% mangaan. Wanneer meer as 0.70% mangaan by koolstofstaal gevoeg word, word dit "mangaanstaal" genoem. In vergelyking met gewone staal het dit nie net genoeg taaiheid nie, maar ook hoër sterkte en hardheid, wat die verhardingsvermoë en warmbewerkingsvermoë van staal verbeter. Staal wat 11-14% mangaan bevat, het uiters hoë slytasieweerstand en word dikwels in graafbakke, kogelmeulvoering, ens. gebruik. Met die toename van mangaaninhoud word die korrosiebestandheid van staal verswak en die sweisprestasie verminder.
4. Fosfor (P): Oor die algemeen is fosfor 'n skadelike element in staal, wat die sterkte van staal verbeter, maar die plastisiteit en taaiheid van staal verminder, die koue brosheid van staal verhoog en die sweisprestasie en koue buigprestasie versleg. Daarom word dit gewoonlik vereis dat die fosforinhoud in staal minder as 0.045% is, en die vereiste vir hoë kwaliteit staal is laer.
5. Swael (S): Swael is ook 'n skadelike element onder normale omstandighede. Dit maak die staal warm bros, verminder die rekbaarheid en taaiheid van die staal, en veroorsaak krake tydens smee en rol. Swael is ook nadelig vir sweisprestasie en verminder korrosieweerstand. Daarom is die swaelinhoud gewoonlik minder as 0.055%, en dié van hoëgehalte-staal is minder as 0.040%. Die byvoeging van 0.08-0.20% swael tot staal kan die bewerkingsonvermoë verbeter, wat gewoonlik vrysnystaal genoem word.
6. Aluminium (Al): Aluminium is 'n algemeen gebruikte deoksideerder in staal. Deur 'n klein hoeveelheid aluminium by staal te voeg, kan die korrelgrootte verfyn word en die impaksterkte verbeter word; Aluminium het ook oksidasiebestandheid en korrosiebestandheid. Die kombinasie van aluminium met chroom en silikon kan die hoëtemperatuur-skilprestasie en hoëtemperatuur-korrosiebestandheid van staal aansienlik verbeter. Die nadeel van aluminium is dat dit die warmbewerkingsprestasie, sweisprestasie en snyprestasie van staal beïnvloed.
7. Suurstof (O) en stikstof (N): Suurstof en stikstof is skadelike elemente wat uit die oondgas kan binnedring wanneer die metaal gesmelt word. Suurstof kan staal warm bros maak, en die effek daarvan is erger as dié van swael. Stikstof kan die koue brosheid van staal soortgelyk aan dié van fosfor maak. Die verouderingseffek van stikstof kan die hardheid en sterkte van staal verhoog, maar die rekbaarheid en taaiheid verminder, veral in die geval van vervormingsveroudering.
8. Niobium (Nb), vanadium (V) en titanium (Ti): Niobium, vanadium en titanium is almal korrelverfynende elemente. Deur hierdie elemente op die regte manier by te voeg, kan die staalstruktuur verbeter word, die korrel verfyn word en die sterkte en taaiheid van staal aansienlik verbeter word.