La influencia de los elementos químicos en las propiedades del acero.
Efecto sobre el comportamiento de los elementos químicos del acero
Carbono (C):
El contenido de carbono en el acero aumenta, el límite elástico y la resistencia a la tracción aumentan, pero la plasticidad y las propiedades de impacto disminuyen. Cuando el contenido de carbono supera el 0,23%, el rendimiento de soldadura del acero se deteriora. Por lo tanto, el acero estructural de baja aleación utilizado para soldar contiene carbono. La cantidad generalmente no excede el 0,20%. El alto contenido de carbono también reducirá la resistencia a la corrosión atmosférica del acero, y el acero con alto contenido de carbono en el patio de existencias abierto es fácil de oxidar; Además, el carbono puede aumentar la fragilidad en frío y la sensibilidad al envejecimiento del acero.
Silicio (Si):
El silicio se agrega como agente reductor y desoxidante en el proceso de fabricación de acero, por lo que el acero muerto contiene 0,15-0,30% de silicio. Si el contenido de silicio en el acero supera el 0,50-0,60%, el silicio se considera un elemento de aleación. El silicio puede mejorar significativamente el límite elástico, el límite elástico y la resistencia a la tracción del acero, por lo que se usa ampliamente como acero para muelles. Añadiendo 1,0-1,2% de silicio al acero estructural templado y revenido, la resistencia se puede aumentar en un 15-20%. La combinación de silicio y molibdeno, tungsteno, cromo, etc. tiene el efecto de mejorar la resistencia a la corrosión y la oxidación, y puede producir acero resistente al calor. El acero con bajo contenido de carbono que contiene 1-4% de silicio tiene una permeabilidad magnética extremadamente alta y se utiliza como hoja de acero al silicio en la industria eléctrica. Un aumento en la cantidad de silicio reducirá el rendimiento de soldadura del acero.
Manganeso (Mn):
En el proceso de fabricación de acero, el manganeso es un buen desoxidante y desulfurante. Generalmente, el contenido de manganeso en el acero es de 0,30-0,50%. Cuando se agrega más del 0,70% al acero al carbono, se considera "acero al manganeso". Comparado con el acero ordinario, no solo tiene suficiente tenacidad, sino que también tiene una mayor resistencia y dureza, lo que mejora la templabilidad del acero y mejora la trabajabilidad en caliente del acero. Por ejemplo, el límite elástico del acero 16Mn es un 40% más alto que el del A3. El acero que contiene 11-14% de manganeso tiene una resistencia al desgaste extremadamente alta y se usa en cucharones de excavadoras, revestimientos de molinos de bolas, etc. El aumento del contenido de manganeso debilita la resistencia a la corrosión del acero y reduce el rendimiento de la soldadura.
Fósforo (P):
En general, el fósforo es un elemento dañino en el acero, que aumenta la fragilidad en frío del acero, deteriora el rendimiento de la soldadura, reduce la plasticidad y deteriora el rendimiento del doblado en frío. Por lo tanto, generalmente se requiere que el contenido de fósforo en el acero sea inferior al 0.045% y el requisito de acero de alta calidad es menor.
Azufre (S):
El azufre también es un elemento nocivo en circunstancias normales. Hace que el acero produzca fragilidad en caliente, reduce la ductilidad y tenacidad del acero y provoca grietas durante el forjado y el laminado. El azufre también es perjudicial para el rendimiento de la soldadura, reduciendo la resistencia a la corrosión. Por lo tanto, generalmente se requiere que el contenido de azufre sea inferior al 0,055% y el acero de alta calidad sea inferior al 0,040%. Agregar 0.08-0.20% de azufre al acero puede mejorar la maquinabilidad, generalmente llamado acero de corte libre.
Cromo (Cr):
En acero estructural y acero para herramientas, el cromo puede aumentar significativamente la resistencia, dureza y resistencia al desgaste, pero al mismo tiempo reducir la plasticidad y tenacidad. El cromo puede mejorar la resistencia a la oxidación y la resistencia a la corrosión del acero, por lo que es un elemento importante de aleación de acero inoxidable y acero resistente al calor.
Níquel (Ni):
El níquel puede aumentar la resistencia del acero manteniendo una buena plasticidad y tenacidad. El níquel tiene una alta resistencia a la corrosión por ácidos y álcalis, óxido y resistencia al calor a altas temperaturas. Sin embargo, dado que el níquel es un recurso relativamente escaso, deben utilizarse otros elementos de aleación en lugar del acero al níquel-cromo.
Molibdeno (Mo):
El molibdeno puede refinar la veta del acero, mejorar la templabilidad y la resistencia térmica, y mantener suficiente fuerza y resistencia a la fluencia a altas temperaturas (la tensión a largo plazo y la deformación a altas temperaturas se denominan fluencia). La adición de molibdeno al acero estructural puede mejorar las propiedades mecánicas. También puede suprimir la fragilidad del acero de aleación debido al fuego. Puede mejorar el enrojecimiento del acero para herramientas.
Titanio (Ti):
El titanio es un desoxidante fuerte en acero. Puede hacer que la estructura interna del acero sea compacta, refinar la resistencia del grano; Reducir la sensibilidad al envejecimiento y la fragilidad por frío. Mejore el rendimiento de la soldadura. Agregar titanio apropiado al acero inoxidable austenítico de cromo 18 níquel 9 puede evitar la corrosión intergranular.
Vanadio (V):
El vanadio es un desoxidante excelente para el acero. La adición de 0.5% de vanadio al acero puede refinar la estructura del grano y mejorar la resistencia y tenacidad. El carburo formado por vanadio y carbono puede mejorar la resistencia a la corrosión por hidrógeno a alta temperatura y alta presión.
Tungsteno (W):
El tungsteno tiene un alto punto de fusión y una alta especificidad, y es un elemento de aleación caro. El tungsteno y el carbono forman carburo de tungsteno con alta dureza y resistencia al desgaste. Agregar tungsteno al acero para herramientas puede mejorar significativamente la dureza del rojo y la resistencia térmica, que se pueden utilizar como herramientas de corte y matrices de forja.
Niobio (Nb):
El niobio puede refinar los granos y reducir la sensibilidad al sobrecalentamiento y templar la fragilidad del acero y mejorar la resistencia, pero la plasticidad y la tenacidad se reducen. Agregar niobio al acero ordinario de baja aleación puede mejorar la resistencia a la corrosión atmosférica y la resistencia a la corrosión del hidrógeno, nitrógeno y amoníaco a altas temperaturas. El niobio puede mejorar el rendimiento de la soldadura. Agregar niobio al acero inoxidable austenítico puede evitar la corrosión intergranular.
Cobalto (Co):
El cobalto es un metal precioso raro y se utiliza principalmente en aceros y aleaciones especiales, como el acero resistente al calor y los materiales magnéticos.
Cobre (Cu):
El acero fabricado por WISCO a partir de mineral de Daye a menudo contiene cobre. El cobre puede mejorar la resistencia y la tenacidad, especialmente el rendimiento frente a la corrosión atmosférica. La desventaja es que es fácil producir fragilidad en caliente durante el trabajo en caliente, y la plasticidad se reduce significativamente cuando el contenido de cobre supera el 0,5%. Cuando el contenido de cobre es inferior al 0,50%, no tiene efecto sobre la soldabilidad.
Aluminio(Alabama):
El aluminio es un desoxidante de uso común en acero. Agregar una pequeña cantidad de aluminio al acero puede refinar los granos y mejorar la resistencia al impacto, como el acero 08Al para láminas de embutición profunda. El aluminio también tiene resistencia a la oxidación y resistencia a la corrosión. La combinación de aluminio con cromo y silicio puede mejorar significativamente el rendimiento de no pelar a alta temperatura y la resistencia a la corrosión a alta temperatura del acero. La desventaja del aluminio es que afecta la trabajabilidad en caliente, el rendimiento de soldadura y el rendimiento de corte del acero.
Boro (B):
Agregar una pequeña cantidad de boro al acero puede mejorar la compacidad y el rendimiento de laminado en caliente del acero y aumentar la resistencia.
Nitrógeno (N):
El nitrógeno puede mejorar la resistencia, la tenacidad a baja temperatura y la soldabilidad del acero y aumentar la sensibilidad al envejecimiento.
Tierras raras (Xt):
Los elementos de tierras raras se refieren a 15 lantánidos con números atómicos 57-71 en la tabla periódica. Estos elementos son todos metales, pero sus óxidos son como "tierra", por lo que habitualmente se les llama tierras raras. La adición de tierras raras al acero puede cambiar la composición, forma, distribución y propiedades de las inclusiones en el acero, mejorando así varias propiedades del acero, como la tenacidad, la soldabilidad y la trabajabilidad en frío. Agregar tierras raras al acero de reja de arado puede mejorar la resistencia al desgaste.
