Sem grunnefni nútíma iðnaðar er frammistöðu stál beint stjórnað af efnasamsetningu. Meðal þeirra, kolefni (C), mangan (Mn), kísill (Si), brennisteinn (S), fosfór (P) fimm frumefni með því að breyta málmvinnsluskipulagi, kristalbyggingu og dreifingu óhreininda, sem hefur veruleg áhrif á styrk, seigju, vinnsluhæfni og tæringarþol stáls.
Í fyrsta lagi kolefni (C) frumefni: styrkur og mýkt kjarna eftirlitsstofnanna
Kolefni er mikilvægasti blöndunarþátturinn í stáli og innihald þess hefur afgerandi hlutverk í stálframmistöðu. Í undir-eutctic stáli (kolefnisinnihald 0,02% -0,77%), með aukningu á kolefnisinnihaldi, var fjöldi kolvetna agna í ferrít fylkinu, togstyrkur og hörku aukinn línulega, en lenging og höggseigja minnkaði verulega. Þegar kolefnisinnihaldið fer yfir eutectic punktinn (0,77%) til að mynda peritectic stál, leiðir þrenging bilsins á milli perlulamella til áframhaldandi styrkleika, en karbíðskekkjan við kornamörk kallar fram hættu á stökkleika.
Dæmigert tilvik sýna að kolefnisinnihald 0,45% af miðlungs kolefnisstáli eftir mildunarmeðferð, togstyrkur allt að 800MPa, lenging haldið við 15%; og kolefnisinnihald 1,2% af hákolefnisstáli, þó hörku HRC62, en höggþolið er minna en 10J/cm². Afköst suðu, kolefnisinnihald hverrar hækkunar um 0,1%, næmnivísitölu suðusprungu jókst um 20%, þarf að nota lág-vetnisrafskaut og forhita í 150 gráður eða meira.
Í öðru lagi, mangan (Mn) frumefni: hertanleiki og heitt vinnanleiki tvöfalda þrýstijafnarans
Mangan sem veikt karbíð-myndandi frumefni, með styrkingu traustra lausna og skipulagsstýringu tvískipturs til að auka afköst stáls. Í ferríti koma manganatóm í stað járnatóma til að koma af stað grindarröskun, afrakstursstyrkur jókst um um 30MPa/%; í austeníti, manganþenslu á -fasasvæðinu þannig að mikilvæga hitastig Ac3 jókst um 50-80 gráður, sem bætir herðnina verulega. Tilraunagögn sýna að 45 stál sem inniheldur 1,2% mangan getur náð HRC45 hörku eftir vatnsslökkvun, sem er 3 Rockwell hörkustig hærra en í manganfríu stáli.
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%) leiðir til þess að kornið grófst við temprun og 40% hækkun á temprunarstuðul, og fjarlægja þarf austenítleifar með því að halda við 700 gráður. Í dæmigerðum forritum er 20MnSi stál með 0,8%-1,2% mangan mikið notað fyrir byggingarjárn og afrakstursstyrkur þess eykst um 25% samanborið við Q235 stál.
Í þriðja lagi, kísill (Si) frumefni: samverkandi aukning á styrkingu á föstu lausnum og tæringarþol
Sem sterkt ferrít-myndandi frumefni, eykur kísill stáleiginleika með tvíþættu kerfi styrkingar á föstu lausnum og yfirborðsoxíðfilmu. Í ferríti er radíus kísilatóma 11% stærri en járnatóma, sem kallar á grindarbjögun til að auka flæðistyrkinn um um 50MPa/%. Yfirborðsoxunartilraunir sýna að kísilinnihald 1,5% af stálinu oxað við 800 gráður í 24 klukkustundir, þykkt oxíðfilmunnar er 60% minni en venjulegt stál, þökk sé myndun SiO₂ þétts hlífðarlags.
Hvað varðar vélhæfni, kísilinnihald sem er meira en 0,8% eykur kalda aflögunarþolið um 20%, sem krefst fjöl-ferlisferlis með litlu aflögunarrúmmáli. Dæmigert notkun, kísilinnihald 0,2% -0,5% af 40SiMn stáli sem notað er við framleiðslu á tengistöngum í bílum, þreytulíf þess en venjulegt kolefnisstál til að auka 1,5 sinnum; kísilinnihald 15% -20% af háu kísilsteypujárni í brennisteinssýru miðlungs tæringarhraði<0.1mm / a, become the preferred material for corrosion-resistant parts of chemical equipment.
Í fjórða lagi, brennisteinn (S) þættir: heitt vinnuframmistöðu ósýnilega eyðileggjarans
Brennisteinn í formi FeS innifalið í stálkornamörkum, skaðsemi þess endurspeglast aðallega í varmavinnslu og suðu tveimur tjöldunum. FeS og Fe sem myndast við sam-bræðslumark sem er aðeins 988 gráður, þegar stálið er hitað í 1150 gráður, leiða kornamörkin við fljótandi FeS til lækkunar á staðbundnum styrk, sem er viðkvæmt fyrir hitasprungum. Tilraunagögn sýna að brennisteinsinnihald 0,05% af stáli í samfelldu steypuferli, tíðni hitasprunguhraða er 5 sinnum hærra en brennisteinsinnihald 0,01%.
Hvað varðar suðuafköst, þá myndar SO₂ gas sem myndast við hvarf brennisteins og súrefnis svitaholur í suðu, sem minnkar virkt þversniðsflatarmál suðumálms um 30%. Dæmigert tilvik sýna að brennisteinsinnihald 0,08% af Q235 stáli í handvirkri bogasuðu, höggþol suðumálms er minna en 8J/cm ², aðeins 1/3 af grunnefninu. nútíma stálframleiðsluferli með því að bæta við sjaldgæfum jarðefnum til að mynda hátt bræðslumark súlfíðs, brennisteinshættuvísitalan lækkaði um 70%.
Fimm, fosfór (P) frumefni: lágt-hitastig hins banvæna morðingja
Fosfór í ferrít föstu leysni 0,9%, atómradíus þess er 14% stærri en járnatómið, sem veldur alvarlegri grindarröskun. Tilraunagögn sýna að fosfórinnihald 0,1% af stálinu við -20 gráður þegar höggseignin er 65% lægri en venjulegt hitastig, sem stafar af fosfóratómum í {100} kristalplani hlutdrægni myndun Kirchner gasþyrpinga á tilfærsluáhrifa hreyfingu pinningsins. Tilraunir á lághitabroti sýna að stál með 0,15% fosfórinnihald verður fyrir broti við -40 gráður, með brot sem einkennist af dæmigerðum kósíþurrkum einkennum.
Hvað varðar vinnsluhæfni skurðar, leiddu samlegðaráhrif fosfórs og brennisteins til 20% minnkunar á skurðkrafti og 1,5-faldrar aukningar á endingu verkfæra. Í dæmigerðum notkunum er frískurðarstálið 1215 með fosfórinnihald 0,08%-0,15% mikið notað til nákvæmrar vinnslu hluta, með yfirborðsgrófleika allt að Ra0,8 μm. Það skal þó tekið fram að með fosfórinnihaldi sem er meira en 0,12% eykst tæringarhraði stálsins í lífríki sjávar um 3 stuðul sem þarf að hindra með því að bæta við koparþáttum til að mynda hlífðarfilmu.
