Wat zijn de rollen van de chemische elementen in staal?

De rol van chemische elementen in staal

Mensen beschouwen staal vaak als puur ijzer, maar in feite is staal gebaseerd op ijzer en combineert het verschillende elementen zoals koolstof, silicium, mangaan en koper. Deze elementen werken als smaakmakers en verbeteren de prestaties van staal op het gebied van taaiheid, sterkte, corrosieweerstand en prestaties. Hieronder introduceren we de rollen van de basiselementen: koolstof, silicium, mangaan en koper.

• Mechanische eigenschappen

Koolstof is het belangrijkste legeringselement in staal en bepaalt de eigenschappen van het staal.

Tussen koolstof- en ijzeratomen vormt zich een soort interstitiële carbide, dat vervorming van de ijzeratomen helpt voorkomen. Tegelijkertijd verhoogt het de vloeigrens, treksterkte en hardheid van het staal.

Hoe hoger het koolstofgehalte, hoe brosser de carbiden in het staal aanwezig zijn. Staal met een hoog-koolstofgehalte is gevoelig voor breuken in omgevingen met lage- temperaturen, terwijl staal met een laag-koolstofgehalte een hoge taaiheid heeft.

• Warmtebehandelingseigenschappen

Hoe hoger het koolstofgehalte, hoe hoger de hardheid van het staal tijdens het afschrikken, waardoor de diepte van de geharde laag toeneemt. Als de hardheid na het afschrikken niet hoog is, duidt dit op een slechte hardbaarheid van staal met laag-koolstofgehalte. Staalsoorten met een gemiddeld- en hoog-koolstofgehalte bereiken een betere hardbaarheid door afschrikken gevolgd door ontlaten.

• Verwerkingsprestaties

Hoe hoger het koolstofgehalte, hoe groter de kans dat er tijdens het lassen scheuren ontstaan ​​in de door hitte-beïnvloede zone. Normaal gesproken moet het koolstofgehalte van staal dat moet worden gelast minder dan of gelijk zijn aan 20%. Een gematigd koolstofgehalte (0,3% ~ 0,5%) kan de hardheid en plasticiteit van het staal effectief in evenwicht brengen.

• Corrosiebestendigheid

Hoe hoger het koolstofgehalte, hoe meer de heterogeniteit van elektrische verschijnselen en chemische verschijnselen binnen het staal toeneemt, waardoor de corrosie wordt versneld; staal met een laag-koolstofgehalte is minder gevoelig voor roest vergeleken met staal met een hoog-koolstofgehalte.

Koolstof-element

• Mechanische eigenschappen

Wanneer ijzeratomen silicium bevatten, kan het resulterende versterkende effect van de vaste oplossing de vloeigrens en treksterkte van het staal verbeteren.

• Fysieke eigenschappen

Silicium vormt een beschermende film op het oppervlak van staal, die de invasie van zuurstof bij hoge temperaturen kan voorkomen en de oxidatieweerstand en hittebestendigheid van het staal kan verbeteren.

• Verwerkingsprestaties

Een siliciumgehalte van meer dan 0,6% verhoogt het risico op scheurvorming tijdens het lassen van staal. Daarom is het siliciumgehalte in staal voor lassen gewoonlijk minder dan of gelijk aan 0,3%.

Silicium

• Kernproces

Mangaan combineert met zuurstof in gesmolten staal, waardoor het zuurstofgehalte in het staal kan worden verlaagd, de oxideonzuiverheden kunnen worden verminderd en de zuiverheid van het staal kan worden verbeterd.

• Warmtebehandelingsproces

Mangaan kan de hardbaarheid van staal effectief verbeteren, het afschriktemperatuurbereik vergroten en het risico op afschrikscheuren verminderen.

• Verwerkingsprestaties

Het toevoegen van een geschikte hoeveelheid mangaan aan staal kan de sterkte en taaiheid van het lasmetaal verbeteren, waardoor het minder waarschijnlijk is dat staal scheuren ontwikkelt tijdens de verwerking.

 Mangaan

Koper kan een beschermende laag vormen op het oppervlak van staal, waardoor oxidatie wordt voorkomen. Dit controleert effectief het binnendringen van water en zuurstof, waardoor de snelheid waarmee het staal roest, wordt verminderd.

• Mechanische eigenschappen

Koper kan goed integreren met ijzeratomen, waardoor een solide oplossingseffect tussen de twee ontstaat. Dit verhoogt effectief de vloeigrens en treksterkte van het staal zonder de plasticiteit en taaiheid ervan te verminderen.

• Verwerkingsprestaties

Een kleine hoeveelheid koper kan het koudstansen van staal verminderen, heeft weinig effect op de koudbuigprestaties en minimaliseert gereedschapslijtage tijdens het staalproductieproces.

Koperelement