Химический состав стали

Сталь-это сплав железа и других элементов. Некоторые элементы намеренно добавляются в железо с целью достижения определенных специфических свойств и характеристик. Другие элементы присутствуют случайно и не могут быть легко удалены. Такие элементы называются «следовыми» или «остаточными» элементами.

Многие спецификации продукта имеют обязательные требования к представлению определенных элементов, и они различаются. Большинство мельниц обычно обеспечивают тепловой анализ, который включает элементы ниже. Хотя можно анализировать для других элементов, это чаще всего не практично или необходимо, если они не являются добавками (например, pb-свинец, sb-сурьма или кобальт).

C-углерод

MN-марганец

П-фосфор

S-сера

Си-кремний

Cu-медь

Ни-никель

Цр-хром

Мо-молибден

V-ванадий

Cb (nb) -колумбий (ниобий)

Ти-титан

Аль-алюминий

N-азот

Б-бор

Sn-олово

Ca-кальций

Существуют тысячи стальных сплавов, и их классификация является сложной и зависит от руководящего органа. Большинство, однако, могут быть широко сгруппированы в простую углеродистую сталь, сверхнизкоуглеродистую сталь (ulc), высокопрочную низколегирующую сталь (hsla), легирующую сталь, высоколегирующую сталь (включая нержавеющую сталь и инструментальную сталь) и электротехническую сталь. Усовершенствованная высокопрочная сталь (ahss)-это новейшая классификация сталей.

Легирующих элементов часто служат различные цели в различных сталей. Например, марганец способствует прочности и твердости стали в прокатном состоянии, но еще одной важной характеристикой является его способность увеличивать прокаливаемость, которая имеет решающее значение при термообработке.

Влияние легирующих элементов на свойства стали-огромная тема. Ниже приводится очень беглое резюме влияния вышеуказанных элементов на обычный плоский прокат. Более подробную информацию можно найти на веб-сайтах руководящих органов и материалах информационных обществ, таких как asm International.

Углерод является основным упрочняющим элементом в стали. Твердость и прочность увеличиваются пропорционально по мере увеличения содержания углерода примерно до 0,85%. Углерод оказывает негативное влияние на пластичность, свариваемость и прочность. Диапазон углерода в стали ulc обычно 0002-0,007%. Минимальный уровень углерода в простой углеродистой стали и hsla составляет 0,02%. Простые марки углеродистой стали доходят до 0,95%, стали hsla до 0,13%.

Марганец присутствует во всех коммерческих сталях в качестве дополнения и вносит значительный вклад в прочность и твердость стали во многом таким же образом, но в меньшей степени, чем углерод. Марганец улучшает ударную вязкость при холодной температуре. Увеличение содержания марганца снижает пластичность и свариваемость. Типичное содержание марганца составляет 0,20-2,00%.

Фосфор чаще всего является остаточным, но он может быть дополнением. Как дополнение это увеличивает твердость и прочность на разрыв. Это вредно для пластичности, свариваемости и прочности. Фосфор также используется в повторно фосфоризированной высокопрочной стали для автомобильных панелей кузова. Типичные количества как остаток чем 0,020%.

Сера присутствует в сырье, используемом при производстве железа. Процесс выплавки стали предназначен для его удаления, так как это почти всегда вредная примесь. Типичное количество в товарной стали составляет 0,012% и 0,005% в формуемой hsla.

Кремний может быть добавлением или остатком. Как дополнение он имеет эффект увеличения прочности, но в меньшей степени, чем марганец. Типичное минимальное добавление составляет 0,10%. Для применений столба гальванизируя пожеланный остаточный максимум 0,04%.

Медь, никель, хром (хром), молибден (молибден) и олово являются наиболее часто встречаемыми остатками в стали. Количество, в котором они присутствуют, контролируется управлением металлоломом в процессе производства стали. Обычно указанные максимальные остаточные количества составляют 0,20%, 0,20%, 0,15% и 0,06% соответственно для меди, никеля, хрома и молибдена, но допустимые пределы зависят главным образом от требований к продукту. Медь, никель, хром и молибден, когда они дополнения, имеют очень специфические увеличивая влияния на стали. Максимум олова остаточный обычно не определен но свое содержание в стали нормально сдержан до 0,03% или должный к своим вредным характеристикам.

Ванадий, колумбий и титан-это усиливающие элементы, которые добавляются в сталь по отдельности или в комбинации. В очень небольших количествах они могут иметь очень значительный эффект, поэтому их называют микросплавами. Типичные количества составляют от 0,01 до 0,10%. В сверхнизкоуглеродистой стали титан и колумбий добавляются в качестве «стабилизирующих» агентов (что означает, что они сочетаются с углеродом и азотом, остающимися в жидкой стали после вакуумной дегазации). Конечный результат-превосходная формуемость и качество поверхности.

Алюминий используется в основном в качестве раскисляющего агента при выплавке стали, в сочетании с кислородом в стали с образованием оксидов алюминия, которые могут плавать в шлаке. Обычно 0,01% считается минимумом, необходимым для «алюминиевой убитой стали». Алюминий действует как рафинер зерна во время горячей прокатки путем совмещать с азотом для произведения преципитатов алюмини-нитрида. В идущем по потоку обрабатывая преципитаты алюмини-нитрида можно контролировать для того чтобы повлиять на свойства катушки.

Азот может войти в сталь как примесь или как преднамеренное добавление. Обычно остаточные уровни ниже 0,0100 (100 ppm).

Бор наиболее обыкновенно добавлен к стали для увеличения своей прокаливаемости но в низкоуглеродистых сталях его можно добавить для того чтобы связать вверх азот и помочь уменьшить удлиненность пункта выхода таким образом уменьшая перерывы катушки. В то же время, при соответствующей обработке продукт будет иметь отличную формуемость. Для этой цели его добавляют в количествах, составляющих приблизительно 0,009%. Как остаток в стали обычно меньше чем 0,0005%.

Кальций добавляется в сталь для контроля формы сульфидов с целью повышения формуемости (он соединяется с серой с образованием круглых включений). Он обычно используется в сталях hsla, особенно на более высоких уровнях прочности. Типичное добавление составляет 0,003%.