Élément 1 : H（Hydrogène） L'hydrogène est l'élément le plus nocif dans l'acier, et la solution d'hydrogène dans l'acier peut provoquer une fragilisation par l'hydrogène et des taches blanches dans l'acier. Comme pour l'oxygène et l'azote, la solubilité de l'hydrogène dans l'acier solide est très faible. Lorsque l'hydrogène est mélangé à l'acier liquide à des températures élevées, il ne peut pas s'échapper [...]
L'hydrogène est l'élément le plus nocif dans l'acier, et la solution d'hydrogène dans l'acier peut provoquer une fragilisation par l'hydrogène et des taches blanches dans l'acier.
Comme pour l'oxygène et l'azote, la solubilité de l'hydrogène dans l'acier solide est très faible. Lorsque l'hydrogène est mélangé à l'acier liquide à des températures élevées, il ne peut s'échapper à temps avant le refroidissement et s'accumule dans l'organisation, formant des pores fins à haute pression. Cela peut entraîner une diminution de la plasticité, de la ténacité et de la résistance de l'acier. résistance à la fatigue de l'acier à réduire fortement, voire à provoquer des fissures graves et des ruptures fragiles.
Fragilisation par l'hydrogène se produit principalement dans l'acier martensitique, mais n'est pas très important dans l'acier ferritique. Elle augmente généralement avec la dureté et la teneur en carbone.
D'autre part, l'hydrogène peut améliorer la conductivité magnétique de l'acier, mais il augmente également la coercivité et la perte de fer. La coercivité peut être multipliée par 0,5 à 2 après l'ajout d'hydrogène.
La fonction principale du bore dans l'acier est d'augmenter la trempabilité de l'acier, ce qui permet d'économiser d'autres métaux relativement rares comme le nickel, le chrome, le molybdène, etc. À cette fin, sa teneur est généralement comprise entre 0,001% et 0,005%. Il peut remplacer 1,6% de nickel, 0,3% de chrome ou 0,2% de molybdène.
Lorsque le bore est utilisé pour remplacer le molybdène, il convient de noter que si le molybdène peut prévenir ou réduire la fragilité de la trempe, le bore a une légère tendance à la favoriser. Le molybdène ne peut donc pas être complètement remplacé par le bore.
L'ajout de bore à l'acier au carbone peut améliorer la trempabilité, ce qui peut considérablement améliorer les performances de l'acier d'une épaisseur supérieure à 20 mm. Par conséquent, les aciers 40B et 40MnB peuvent remplacer les aciers au carbone. 40CrL'acier 20Mn2TiB peut remplacer l'acier de cémentation 20CrMnTi.
Toutefois, en raison de l'affaiblissement ou de la disparition de l'effet du bore avec l'augmentation de l'indice teneur en carbone de l'acierLors du choix de l'acier à cémentation au bore, il convient de noter qu'après la cémentation des pièces, la trempabilité de la couche cémentée sera inférieure à celle du noyau.
L'acier à ressorts doit généralement être entièrement trempé, et l'acier au bore serait un bon choix en raison de sa petite surface de ressort. Cependant, l'effet du bore sur l'acier à ressort à haute teneur en silicium est volatile, il ne doit donc pas être utilisé.
Le bore, l'azote et l'oxygène ont une forte affinité. L'ajout de 0,007% de bore dans l'acier rimming peut éliminer le vieillissement de l'acier.
Le carbone est le principal élément après le fer, et il affecte directement la résistance, la plasticité, la ténacité et les propriétés de soudage de l'acier.
Lorsque la teneur en carbone de l'acier est inférieure à 0,8%, les la résistance et la dureté de l'acier augmentent avec l'ajout de carbone, tandis que la plasticité et la ténacité diminuent.
Cependant, lorsque la teneur en carbone est supérieure à 1,0%, la résistance de l'acier diminue à mesure que la teneur en carbone augmente.
Au fur et à mesure que la teneur en carbone augmente, la performance de soudage de l'acier diminue (lorsque la teneur en carbone de l'acier est supérieure à 0,3%, sa performance de soudage diminue). soudabilité diminue de manière significative). En outre, la fragilité à froid et la sensibilité au vieillissement augmentent, et la résistance à la corrosion atmosphérique diminue.
L'effet de l'azote (N) sur les performances de l'acier est similaire à celui du carbone et du phosphore. L'augmentation de la teneur en azote peut améliorer de manière significative la résistance de l'acier tout en réduisant sa plasticité, en particulier sa ténacité et sa soudabilité, et en augmentant sa fragilité à froid.
En outre, la tendance au vieillissement, la fragilité à froid et la fragilité à chaud augmentent, et les propriétés de soudage et de flexion à froid de l'acier sont endommagées. Par conséquent, la teneur en azote de l'acier doit être réduite au minimum et limitée.
La teneur en azote ne doit pas être supérieure à 0,018%. Combiné à l'aluminium, au niobium, au vanadium et à d'autres éléments, l'azote peut réduire ses effets négatifs et améliorer les performances de l'acier. L'azote peut également être utilisé comme élément d'alliage pour les aciers à faible teneur en carbone. acier allié.
Dans certains aciers inoxydables, une teneur en azote appropriée peut réduire l'utilisation de Cr et réduire efficacement les coûts.
L'oxygène est un élément nocif pour l'acier. Il est naturellement présent dans l'acier au cours du processus de fabrication de l'acier et il est impossible de l'éliminer complètement, même en ajoutant du manganèse, du silicium, du fer et de l'aluminium à la fin du processus.
Lors de la solidification de l'acier en fusion, les réactions de l'oxygène et du carbone dans la solution produisent du monoxyde de carbone, qui peut provoquer des bulles.
Dans l'acier, l'oxygène existe principalement sous forme de FeO, MnO, SiO2 et Al2O3, ce qui réduit la résistance et la plasticité de l'acier. En particulier, la résistance à la fatigue et la ténacité seront sérieusement affectées.
L'oxygène augmente la perte de fer dans l'acier au silicium, affaiblit la conductivité magnétique et l'intensité de l'induction magnétique, et renforce l'effet de vieillissement magnétique.
Le magnésium (Mg) peut réduire le nombre de inclusions dans l'acierIls peuvent également être utilisés pour réduire leur taille, créer une distribution uniforme et améliorer leur forme.
En acier pour roulementsDes traces de magnésium peuvent améliorer la taille et la distribution des carbures.
Lorsque la teneur en magnésium est comprise entre 0,002% et 0,003%, la résistance à la traction et la résistance à l'usure sont plus élevées. limite d'élasticité de l'acier augmentent de plus de 5%, alors que la plasticité reste essentiellement inchangée.
L'aluminium, ajouté à l'acier en tant que désoxydant ou élément d'alliage, est beaucoup plus puissant que le silicium et le manganèse en termes de désoxydation.
Le rôle principal de l'aluminium dans l'acier est d'affiner les grains et de stabiliser l'azote, ce qui améliore considérablement la résistance aux chocs de l'acier et réduit les tendances à la fragilité à froid et au vieillissement.
Pour l'acier de construction au carbone de qualité D, la teneur en aluminium soluble dans l'acide de l'acier ne doit pas être inférieure à 0,015%. Pour l'emboutissage profond avec la tôle laminée à froid 08AL, la teneur en aluminium soluble dans l'acide de l'acier doit être de 0,015%-0,065%.
L'aluminium peut également améliorer la résistance à la corrosion de l'acier, en particulier lorsqu'il est associé au molybdène, au cuivre, au silicium, au chrome et à d'autres éléments.
L'aluminium est ajouté au chrome acier au molybdène et de l'acier au chrome pour augmenter sa résistance à l'usure.
La présence d'aluminium dans l'acier à outils à haute teneur en carbone peut rendre l'acier à outils plus résistant. processus de trempe fragile.
Les inconvénient de l'aluminium est qu'il peut affecter les propriétés de traitement thermique, les performances de soudage et de découpage de l'acier.
Le Si est un agent réducteur et désoxydant essentiel dans le processus de fabrication de l'acier.
De nombreux matériaux en carbone contiennent moins de 0,5% de Si, et ce Si est généralement apporté au cours du processus de fabrication de l'acier en tant qu'agent réducteur et désoxydant.
Le silicium peut être dissous dans la ferrite et dans l'aluminium. austénite pour augmenter la dureté et la résistance de l'acier, qui est le deuxième après le phosphore et plus fort que le manganèse, le nickel, le chrome, le tungstène, le molybdène et le vanadium.
Cependant, lorsque la teneur en silicium dépasse 3%, la plasticité et la ténacité de l'acier diminuent considérablement.
Le silicium peut améliorer la limite élastique, la limite d'élasticité, le rapport d'élasticité de l'acier (Os/Ob), ainsi que la résistance à la fatigue et le rapport de fatigue (σ-1/σb), ce qui explique pourquoi le silicium ou l'acier au silicium et au manganèse peuvent être utilisés comme acier à ressorts.
Le silicium peut réduire la densité, la conductivité thermique et la conductivité de l'acier. Il peut favoriser le grossissement des grains de ferrite et réduire la force coercitive.
Le silicium peut également réduire l'anisotropie du cristal, le rendant facile à magnétiser et réduisant la résistance magnétique, ce qui peut être utilisé pour produire de l'acier électrique, de sorte que la perte de bloc magnétique de tôle d'acier au silicium est faible.
Le silicium peut améliorer la perméabilité magnétique de la ferrite, de sorte que la tôle d'acier a une intensité magnétique plus élevée dans un champ magnétique plus faible. Mais dans un champ magnétique fort, le silicium réduit l'intensité magnétique de l'acier. Le silicium possède une forte force désoxydante qui réduit l'effet de vieillissement magnétique du fer.
Lorsqu'il est chauffé dans une atmosphère oxydante, l'acier au silicium forme une couche de film SiO2 qui améliore la résistance à l'oxydation de l'acier à haute température.
Le silicium peut favoriser la croissance de cristaux colonnaires dans l'acier moulé et réduire la plasticité.
Si l'acier au silicium se refroidit rapidement lorsqu'il est chauffé, en raison de sa faible conductivité thermique, la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur de l'acier est importante, ce qui peut facilement provoquer la rupture de l'acier.
Le silicium peut réduire les performances de soudage de l'acier car il est plus facile à oxyder que le fer. Il est facile de générer du silicate avec un point de fusion bas pendant le soudage, ce qui peut augmenter la fluidité du laitier et du métal fondu, provoquer des éclaboussures et affecter la performance du soudage. qualité du soudage.
Le silicium est un bon désoxydant. Lorsque l'aluminium est désoxydé, une certaine quantité de silicium peut être ajoutée pour améliorer de manière significative le taux de désoxydation.
Le silicium a une certaine teneur résiduelle dans l'acier, qui est introduit dans l'acier en tant que matière première. Dans l'acier rimming, le silicium est limité à < 0,07% et, si nécessaire, l'alliage silicium-fer est ajouté à l'élaboration de l'acier.
Le P est introduit dans l'acier par le minerai, qui est généralement considéré comme un élément nocif. Bien que le phosphore puisse augmenter la résistance et la dureté de l'acierIl réduit considérablement la plasticité et la résistance aux chocs.
En particulier à basse température, il rend l'acier très cassant, ce que l'on appelle la "fragilité à froid".
La fragilité à froid affaiblit le traitement à froid et la soudabilité de l'acier.
Plus la teneur en phosphore est élevée, plus la fragilité à froid est importante, c'est pourquoi la teneur en phosphore de l'acier est strictement contrôlée.
Acier de haute qualité : P < 0,025% ; Acier de qualité : P < 0,04% ; Acier commun : P < 0,085%.
P est fort dans le renforcement de la solution solide et le durcissement par refroidissement.
Combiné au cuivre, il peut améliorer la résistance à la corrosion atmosphérique de l'acier faiblement allié à haute résistance tout en réduisant ses performances en matière d'emboutissage à froid ;
Combiné au soufre et au manganèse, le P peut améliorer l'usinabilité de l'acier, sa fragilité au revenu et sa sensibilité à la fragilité à froid.
Le phosphore peut améliorer la résistance au rapport et réduire la force coercitive et la perte par courant de Foucault due au grain grossier.
En ce qui concerne l'induction magnétique, l'induction magnétique de l'acier à forte teneur en P sera améliorée dans un champ magnétique faible.
Le travail à chaud de l'acier au silicium contenant du P n'est pas difficile, mais comme le P peut rendre l'acier au silicium cassant, sa teneur doit être de ≯ 0,15% (comme dans l'acier au silicium électrique laminé à froid, la teneur en P est de 0,07 ~ 0,10%).
Le phosphore est l'élément le plus puissant de la ferrite. (l'effet du phosphore sur la température de recristallisation de l'acier au silicium et sur la croissance du grain est 4 à 5 fois supérieur à celui du silicium à teneur égale).
Le soufre est dérivé du minerai et du coke utilisé dans la fabrication de l'acier. Il s'agit d'un élément pour l'acier.
Le soufre existe dans l'acier sous la forme de FeS. FeS et Fe forment un composé au point de fusion bas de 985 ℃. La température de travail à chaud de l'acier est généralement supérieure à 1150 ℃. Par conséquent, pendant le travail à chaud, les composés FeS peuvent fondre prématurément, entraînant la rupture de la pièce. Ce phénomène est appelé "fragilité à chaud". Il réduit la ductilité et la ténacité de l'acier, provoquant des fissures lors du forgeage et du laminage.
Le soufre nuit également aux performances de soudage et réduit la résistance à la corrosion de l'acier. La teneur en soufre de l'acier de haute qualité doit être inférieure à 0,02% à 0,03%, celle de l'acier de qualité inférieure à 0,03% à 0,045% et celle de l'acier ordinaire inférieure à 0,055% à 0,7%.
Le soufre peut être utilisé pour produire des pièces en acier qui nécessitent une faible capacité et une surface plus brillante, connues sous le nom d'acier rapide. acier de coupeL'acier à haute vitesse et l'acier à outils utilisent le S pour traiter la surface. Certains aciers rapides et aciers à outils utilisent le S pour traiter la surface.
K/Na peuvent être utilisés comme modificateurs pour sphéroïdiser les carbures dans le fer blanc, améliorant ainsi sa ténacité jusqu'à deux fois tout en maintenant sa dureté.
Ils peuvent également affiner la structure de la fonte ductile et stabiliser le processus de production de la fonte vermiculaire.
En outre, K/Na sont des éléments efficaces pour promouvoir l'austénitisation. Par exemple, ils peuvent abaisser le rapport manganèse/carbone de l'acier austénitique au manganèse de 10:1-13:1 à 4:1-5:1.
L'ajout de calcium à l'acier permet d'affiner son grain, de le désulfurer partiellement et de modifier la composition, la quantité et la forme de l'acier. non métallique des inclusions, ce qui revient à ajouter des terres rares à l'acier.
Cela permet d'améliorer la résistance à la corrosion, la résistance à l'usure, les performances à haute et basse température de l'acier, ainsi que sa résistance aux chocs, sa résistance à la fatigue, sa plasticité et ses propriétés de soudage.
En outre, l'ajout de calcium peut améliorer la résistance au froid, la résistance aux chocs, la dureté et la résistance au contact de l'acier. Dans l'acier coulé, l'ajout de calcium augmente la mobilité de l'acier en fusion, améliore la surface de la coulée et élimine l'anisotropie des organisations dans la coulée. Ses performances de coulée, sa résistance à la fissuration thermique, ses propriétés mécaniques et ses performances d'usinage augmentent toutes.
En outre, l'ajout de calcium à l'acier peut améliorer ses performances contre les fissures dues à l'hydrogène et les déchirures lamellaires, et prolonger la durée de vie des équipements et des outils. Le calcium est ajouté à l'alliage mère en tant que désoxydant, inoculant et agent de microalliage.
Titane a une forte affinité avec l'azote, l'oxygène et le carbone et une affinité plus forte avec le S qu'avec le fer, ce qui en fait un élément efficace pour la désoxydation et la fixation de l'azote et du carbone.
Bien que le titane soit un élément puissant formant des carbures, il ne se combine pas avec d'autres éléments pour former des composés.
Le carbure de titane possède une forte force de liaison, est stable et se décompose difficilement. Il ne peut se dissoudre que lentement dans l'acier à des températures supérieures à 1000℃.
Avant l'isolation, les particules de carbure de titane peuvent empêcher la croissance des grains.
En raison de la plus grande affinité du titane avec le carbone qu'avec le chrome, il est couramment utilisé dans l'acier inoxydable pour fixer le carbone, éliminer la dilution du chrome dans les limites du grain et éliminer ou réduire les émissions de gaz à effet de serre. corrosion intergranulaire en acier.
Le titane est également un puissant élément de formation de ferrite qui améliore considérablement les températures A1 et A3 de l'acier.
Dans un acier ordinaire faiblement allié, le titane peut améliorer la plasticité et la ténacité tout en augmentant la résistance de l'acier en fixant l'azote et le soufre et en formant du carbure de titane.
L'affinement du grain formé par la normalisation, les carbures de précipitation peuvent considérablement améliorer la plasticité et la résistance aux chocs de l'acier.
L'acier de construction allié contenant du titane présente de bonnes propriétés mécaniques et de bonnes performances de traitement, mais son principal inconvénient est sa faible trempabilité.
Dans l'acier inoxydable à haute teneur en chrome, la teneur en titane est généralement cinq fois supérieure à celle du carbone, ce qui peut améliorer la résistance à la corrosion (principalement la corrosion anti-intergranulaire) et la ténacité de l'acier, favoriser la croissance du grain à haute température et améliorer les performances de soudage de l'acier.
Le vanadium a une forte affinité avec le carbone, l'azote et l'oxygène, avec lesquels il forme des composés stables. Dans l'acier, le vanadium est principalement présent sous forme de carbures.
Le vanadium sert à affiner la structure et le grain de l'acier et peut augmenter la trempabilité lorsqu'il est dissous dans une solution solide à haute température. Cependant, lorsqu'il est présent sous la forme de carbures, il peut réduire la trempabilité. Le vanadium augmente également la stabilité du revenu de l'acier trempé et produit un effet de durcissement secondaire.
La quantité de vanadium dans l'acier est généralement limitée à 0,5%, sauf dans l'acier pour outils à grande vitesse. Dans l'acier ordinaire à faible teneur en acier allié au carboneLe vanadium peut affiner le grain et améliorer la solidité, le taux de rendement, les propriétés à basse température et les propriétés de soudage de l'acier. Dans l'acier de construction allié, il peut réduire la trempabilité lors d'un traitement thermique normal lorsqu'il est utilisé en combinaison avec le manganèse, le chrome, le molybdène et le tungstène.
Le vanadium peut améliorer la solidité et la limite d'élasticité de l'acier à ressorts et de l'acier à roulements, en particulier la limite d'élasticité et la limite élastique, et réduire la sensibilité au carbone pendant le traitement thermique, améliorant ainsi la qualité de la surface. Lorsqu'il est ajouté aux aciers à outils, il affine le grain, réduit la sensibilité à la surchauffe et augmente la stabilité de la trempe et la résistance à l'usure, prolongeant ainsi la durée de vie des outils.
Dans l'acier de cémentation, le vanadium permet à l'acier d'être directement trempé après la cémentation, sans nécessiter de trempe secondaire. L'acier pour roulements contenant du vanadium et du chrome présente une forte dispersion et de bonnes performances.
Le chrome peut augmenter la trempabilité de l'acier et a l'effet d'une trempe secondaire. Il peut améliorer la dureté et la résistance à l'usure de l'acier au carbone sans le rendre cassant.
Lorsque la teneur en Cr est supérieure à 12%, elle confère à l'acier une bonne résistance à l'oxydation à haute température et à la corrosion, et augmente également sa résistance à chaud.
Le chrome est le principal élément d'alliage de l'acier inoxydable, de l'acier résistant aux acides et de l'acier résistant à la chaleur.
Le chrome peut améliorer la résistance et la dureté de l'acier au carbone soumis au laminage, réduire l'allongement et le retrait de la section transversale.
Lorsque la teneur en chrome dépasse 15%, la résistance et la dureté diminuent, et l'allongement et le retrait de la section transversale augmentent en conséquence. Par meulage, les pièces en acier au chrome sont faciles à obtenir une haute qualité de surface.
La fonction principale du chrome dans la structure de revenu est d'améliorer la trempabilité, de faire en sorte que l'acier ait de bonnes performances mécaniques globales après la trempe et le revenu, de produire du carbure de chrome dans l'acier de cémentation pour améliorer la résistance à l'usure de la surface du matériau.
L'acier à ressort chromé n'est pas facile à décarburer pendant le traitement thermique.
Le chrome peut améliorer la résistance à l'usure, la dureté et la dureté rouge de l'acier à outils et lui conférer une bonne stabilité au revenu.
Dans les alliages électrothermiques, le chrome peut améliorer la résistance à l'oxydation, la résistance et la solidité de l'alliage.
Le Mn peut améliorer la résistance de l'acier. Comme le Mn est relativement bon marché et qu'il peut être allié au Fe, il a peu d'effet sur la plasticité tout en améliorant la résistance de l'acier. C'est pourquoi le Mn est largement utilisé pour renforcer l'acier.
On peut dire que presque tous les aciers au carbone contiennent du Mn. L'acier doux d'emboutissage, l'acier à double phase (acier DP), l'acier à plasticité induite par transformation (acier TR) et l'acier martensitique (acier MS) contiennent du manganèse.
En général, la teneur en Mn de l'acier doux ne dépasse pas 0,5%. La teneur en Mn de l'acier à haute résistance augmente avec le niveau de résistance, par exemple dans l'acier martensitique, la teneur en Mn peut atteindre 3%.
Le Mn améliore la trempabilité de l'acier et ses performances en matière de traitement thermique. Un exemple typique est l'acier 40Mn et l'acier No. 40.
Le Mn peut éliminer l'influence du S (soufre). Le Mn peut former du MnS avec un point de fusion élevé dans la fusion de l'acier, affaiblissant et éliminant ainsi les effets négatifs du S.
Cependant, la teneur en Mn est également une arme à double tranchant. L'augmentation de la teneur en Mn réduit la plasticité et les propriétés de soudage de l'acier.
Le cobalt (Co) est utilisé dans les aciers spéciaux et les alliages. L'acier rapide contenant du cobalt présente une grande dureté à haute température.
Lorsqu'il est ajouté à l'acier martensitique de vieillissement avec le molybdène, le Co peut augmenter la dureté de l'acier et ses propriétés mécaniques globales.
En outre, le Co est un élément d'alliage important dans l'acier chaud et les matériaux magnétiques.
Cependant, le Co peut réduire la trempabilité de l'acier et donc diminuer ses propriétés mécaniques globales, en particulier dans l'acier au carbone.
En outre, le Co peut renforcer la ferrite, et lorsqu'il est ajouté à l'acier au carbone au cours de la période de transition, il peut renforcer la ferrite. recuit ou de normalisation, il peut améliorer la dureté, la limite d'élasticité et la résistance à la traction de l'acier, mais il a un effet négatif sur l'allongement et le retrait de la section transversale.
En outre, l'augmentation de la teneur en Co dans l'acier réduit sa résistance aux chocs.
Enfin, en raison de ses propriétés antioxydantes, le Co est utilisé dans les aciers et alliages résistants à la chaleur, notamment dans les turbines à gaz en alliage à base de Co.
Les effets bénéfiques du nickel sont une grande résistance, une grande ténacité, une bonne trempabilité, une grande résistance et une grande résistance à la corrosion.
Le nickel peut améliorer considérablement la résistance de l'acier tout en maintenant une ténacité élevée. En outre, sa température de fragilité est exceptionnellement basse (inférieure à -100℃ lorsque le nickel < 0,3%, et elle peut descendre à -180℃ lorsque la teneur en Co est augmentée jusqu'à environ 4-5%), ce qui peut améliorer la résistance et la plasticité de l'acier trempé.
Un acier avec Ni=3,5% ne peut pas être trempé, mais l'ajout de Ni=8% à un acier Cr peut le transformer en type M à une vitesse de refroidissement très faible.
Le nickel a une constante de réseau similaire à celle du γ-Fe, ce qui lui permet d'améliorer le durcissement de l'acier en formant une solution solide continue.
Le nickel peut réduire le point critique et augmenter la stabilité des austénitece qui permet de réduire la température de trempe et d'obtenir une bonne trempe.
L'acier au nickel est généralement utilisé pour les pièces lourdes de grandes sections. Lorsqu'il est combiné avec du Cr, du W, ou du Cr et du Mo, la trempabilité peut être augmentée. L'acier au nickel-molybdène a une limite de fatigue élevée, et l'acier au nickel a une bonne résistance à la fatigue thermique, capable de travailler dans des conditions chaudes et froides.
Dans l'acier inoxydable, le nickel est utilisé pour créer un corps A uniforme afin d'améliorer la résistance à la corrosion.
L'acier au nickel n'est pas facilement surchauffé, ce qui permet d'éviter la croissance du grain à haute température et de maintenir une structure de grain fine.
Le rôle principal du cuivre (Cu) dans l'acier est d'améliorer la résistance à la corrosion atmosphérique de l'acier ordinaire faiblement allié. Lorsqu'il est mélangé à du phosphore, le Cu peut également améliorer la résistance et la limite d'élasticité de l'acier sans avoir d'effet négatif sur ses performances de soudage.
Les rails en acier (U-Cu) contenant 0,20% à 0,50% de Cu ont une période de résistance à la corrosion 2 à 5 fois plus longue que celle de l'acier au carbone normal.
Lorsque la teneur en Cu dépasse 0,75%, un effet de vieillissement peut se produire après le traitement en solution solide et le vieillissement.
À faible teneur en Cu, son effet est similaire à celui du nickel, mais plus faible. À haute teneur en Cu, il ne convient pas au traitement par déformation thermique, ce qui peut fragiliser le cuivre.
L'ajout de cuivre 2-3% à l'acier inoxydable austénitique peut améliorer la résistance à la corrosion de l'acide sulfurique, de l'acide phosphorique et de l'acide chlorhydrique, ainsi que la stabilité de la corrosion sous contrainte.
Le gallium (Ga) est un élément situé dans la section γ fermée. Le microgallium est soluble dans la ferrite et forme une solution solide substitutive. Il ne forme pas de carbure, mais il ne forme pas non plus d'oxydes, de nitrures ou de sulfures.
Dans les régions biphasées γ+a, le microgallium se diffuse facilement de l'austénite vers la ferrite, où sa concentration est élevée. L'effet du microgallium sur la propriétés mécaniques de l'acier est principalement un renforcement de la solution solide.
Le Ga a un effet mineur sur la résistance à la corrosion de l'acier.
L'arsenic (As) présent dans le minerai ne peut être éliminé que partiellement lors du processus de frittage, mais il peut l'être grâce au grillage de chloruration. L'arsenic sera mélangé à la fonte brute au cours du processus de fusion en haut fourneau.
Lorsque la teneur en As de l'acier dépasse 0,1%, elle peut accroître la fragilité de l'acier tout en affaiblissant ses performances de soudage. La teneur en As du minerai doit donc être contrôlée, et la quantité d'As dans le minerai ne doit pas dépasser 0,07%.
L'arsenic a tendance à augmenter la limite d'élasticité σs et la résistance à la traction σb de l'acier rond à faible teneur en carbone tout en réduisant son allongement. En outre, son effet sur la réduction de la résilience Akv de l'acier rond au carbone à température normale est significatif.
Le sélénium (Se) peut améliorer l'usinage propriétés de l'acier au carboneLa surface des pièces est brillante et propre.
L'acier au silicium à haute induction magnétique utilise souvent MnSe2 comme inhibiteur. Sa bonne inclusion, comparée à celle de MnS, est plus forte pour freiner la croissance du grain de recristallisation initial et est plus propice à la promotion de la croissance du grain de recristallisation secondaire sélectionné. Cela permet d'obtenir une texture à haute orientation (110) [001].
Le zirconium (Zr) est un élément puissant formant des carbures, et son rôle dans l'acier est similaire à celui du niobium, du tantale et du vanadium.
L'ajout d'une petite quantité de Zr a pour effet de dégazer, de purifier et d'affiner le grain, ce qui est avantageux pour améliorer les performances à basse température et les performances d'emboutissage de l'acier.
Le Zr est souvent utilisé dans la fabrication de moteurs à gaz, d'acier à très haute résistance et d'alliages à haute température à base de Ni, qui sont nécessaires pour les structures des missiles.
Le niobium (Nb) est souvent associé au tantale, et leurs rôles dans l'acier sont similaires. Le Nb et le tantale peuvent se dissoudre partiellement dans une solution solide et la renforcer.
La trempe de l'acier est considérablement améliorée lorsque le corps austénitique est dissous. Cependant, sous forme de carbures et de particules d'oxyde, le Nb peut affiner le grain et réduire la trempabilité de l'acier. Il peut augmenter la stabilité de la trempe de l'acier et a un effet de trempe secondaire.
Le microniobium peut améliorer la résistance de l'acier sans affecter sa plasticité ou sa ténacité. En outre, il peut affiner le grain, améliorer la résistance aux chocs et réduire la température de transition fragile de l'acier. Lorsque la teneur en Nb est plus de 8 fois supérieure à celle du carbone, la quasi-totalité du carbone de l'acier peut être fixée, ce qui confère à l'acier une bonne résistance à l'hydrogène.
Dans les aciers austénitiques, le Nb peut empêcher les milieux oxydants de provoquer une corrosion intergranulaire de l'acier. Il peut également améliorer les performances à haute température de l'acier chaud, telles que la résistance au fluage, grâce à son carbone fixe et à son effet de durcissement par précipitation.
Le Nb peut améliorer la limite d'élasticité et la résistance aux chocs de l'acier ordinaire faiblement allié, et réduire sa température de transition fragile, ce qui est bénéfique pour le soudage. Dans la cémentation et la alliage de trempe Dans les aciers de construction à faible teneur en carbone, il peut augmenter la trempabilité tout en améliorant la ténacité et les performances à basse température. En outre, le Nb peut réduire la trempe à l'air des aciers à faible teneur en carbone. acier inoxydable martensitiqueLa résistance à l'usure est plus élevée, ce qui permet d'éviter la fragilité due à la trempe et d'augmenter la résistance au fluage.
Le molybdène (Mo) peut améliorer la trempabilité et l'intensité thermique de l'acier, prévenir la fragilité de la trempe, augmenter le magnétisme résiduel, la coercivité et la résistance à la corrosion dans certains milieux.
En trempé et revenu Mo peut renforcer la profondeur de trempe, le durcissement des pièces de grande section et améliorer la résistance à l'étirement ou la stabilité du revenu de l'acier. Les pièces peuvent ainsi éliminer (ou réduire) plus efficacement les contraintes résiduelles et améliorer leur plasticité à haute température.
Dans la cémentation de l'acier, le Mo peut réduire la tendance à la formation de carbure dans une maille continue à la limite du grain pendant la couche cémentée, réduire l'austénite résiduelle dans la couche cémentée et augmenter relativement la résistance à l'usure de la surface.
En matrice de forgeage Mo peut maintenir une dureté stable de l'acier et augmenter sa résistance à la déformation, à la fissuration et à l'abrasion.
Dans l'acier inoxydable résistant aux acides, le Mo peut encore améliorer sa résistance à la corrosion par les acides organiques tels que l'acide formique, l'acide acétique, l'acide oxalique, le peroxyde d'hydrogène, l'acide sulfurique, l'acide sulfureux, le sulfate, les colorants acides, la poudre de blanchiment ou les fluides. En particulier, l'ajout de Mo peut empêcher la tendance à la corrosion de l'ion chlore.
L'acier rapide W12Cr4V4Mo avec environ 1% Mo présente une excellente résistance à l'usure, une dureté de revenu et une dureté rouge.
L'étain (Sn) est considéré comme un élément d'impureté nuisible dans l'acier. Il peut affecter la qualité de l'acier, en particulier la qualité des billettes de coulée continue. L'étain peut fragiliser l'acier à chaud, le fragiliser à chaud, le fissurer et le fracturer, ce qui affecte les performances de soudage de l'acier, et constitue l'un des "cinq maux" de l'acier.
Cependant, le Sn joue un rôle important dans l'acier électrique, la fonte et l'acier à coupe facile. La taille des grains d'acier au silicium est liée à la ségrégation du Sn, et la ségrégation du Sn peut empêcher la croissance du grain. Plus la teneur en Sn est élevée, plus la précipitation des grains est importante et plus elle est efficace pour empêcher la croissance des grains. Plus la taille du grain est petite, moins la perte de fer est importante.
Sn peut modifier les propriétés magnétiques de l'acier au silicium et améliorer la force de la texture favorable {100} dans le produit fini d'acier au silicium orienté. Cela peut conduire à une augmentation évidente de l'intensité de l'induction magnétique. Lorsqu'une petite quantité de Sn est contenue dans la fonte, elle peut améliorer la résistance à l'usure de l'acier et affecter la fluidité de la fonte en fusion. La fonte malléable perlitique présente une grande solidité et une grande résistance à l'usure. Pour obtenir la fonte perlitique, on ajoute de l'étain à la solution d'alliage pendant la fusion. Le Sn étant un élément qui bloque la sphérification du graphite, il est nécessaire de contrôler la quantité de Sn ajoutée, qui est généralement inférieure à 0,1%.
L'acier à coupe facile peut être divisé en soufre, calcium, plomb et acier à coupe facile composite. Le Sn a une tendance évidente à se rassembler autour des inclusions et des défauts. Le Sn ne modifie pas la forme des inclusions de sulfure dans l'acier, mais il peut améliorer la fragilité et les performances de coupe de l'acier par la ségrégation des limites de grain et des limites de phase. Lorsque la teneur en Sn est >0,05%, l'acier a une bonne capacité de coupe.
L'ajout d'antimoine (Sb) à un acier au silicium à haute orientation magnétique permet d'affiner la taille des grains de la première et de la deuxième recristallisation, ce qui permet d'obtenir une deuxième recristallisation plus parfaite et d'améliorer le magnétisme.
Après le laminage à froid et la décarbonisation de l'acier au Sb, les composants de la composition de la texture {110} ou {110} favorables au développement de la recristallisation secondaire seront renforcés, et le nombre de noyaux de cristaux secondaires augmentera.
Dans l'acier à souder contenant du Sb, à la température austénitique, le Sb précipite autour des inclusions de MnS et le long du joint de grain original de l'austénite. La précipitation enrichie autour des inclusions de MnS peut affiner l'organisation de l'acier et améliorer sa ténacité.
Dans l'acier, le tungstène (W) est partiellement dissous dans le fer, formant une solution solide, en plus de produire du carbure.
Son effet est similaire à celui du Mo, et l'effet général n'est pas aussi important que celui du Mo si l'on calcule la quantité.
Le rôle principal du W dans l'acier est d'augmenter la stabilité du revenu, la dureté rouge, l'intensité de la chaleur et la résistance à l'usure grâce à la formation de carbure.
Il est donc principalement utilisé pour l'acier à outils, tel que l'acier à haute vitesse et l'acier de forgeage à chaud.
W est un carbure réfractaire dans l'acier à ressort de haute qualité, qui peut réduire le processus de concentration des carbures et maintenir la résistance à haute température à des températures plus élevées.
W peut également réduire la sensibilité à la surchauffe de l'acier, augmenter sa trempabilité et sa dureté.
Le refroidissement à l'air permet à l'acier à ressort 65SiMnWA d'avoir une dureté élevée après le laminage à chaud.
Un printemps L'acier d'une section de 50 mm2 peut être trempé dans l'huile et peut supporter une charge importante, être résistant à la chaleur (pas plus de 350 ℃).
L'acier à ressort 30W4Cr2VA de haute qualité résistant à la chaleur a une grande capacité de trempe, et sa résistance à la traction peut être de 1470 ~ 1666 pa après 1050 ~ 1100 ℃ de trempe et 550 ~ 650 ℃ de revenu.
Il est principalement utilisé pour la fabrication de ressorts utilisés à haute température (500 ℃).
L'ajout de W permet d'améliorer considérablement les propriétés d'abrasion et de coupe de l'acier, c'est pourquoi W est l'élément principal de l'acier à outils allié.
Le Pb peut améliorer l'usinabilité de l'acier. L'acier contenant du Pb possède de bonnes propriétés mécaniques et peut être traité thermiquement. Toutefois, en raison de sa pollution environnementale et de ses effets nocifs dans le processus de recyclage des déchets d'acier, le Pb a été progressivement remplacé.
Il est difficile pour le Pb de former une solution solide ou des composés avec le Fe. Au lieu de cela, il a tendance à se rassembler à la limite des grains sous une forme globulaire, ce qui peut fragiliser l'acier à des températures comprises entre 200 et 480 °C et provoquer des fissures lors du soudage.
La performance de coupe de l'acier peut être améliorée en ajoutant 0,1-0,4% Bi dans l'acier de décolletage.
Lorsque le Bi est uniformément réparti dans l'acier, les particules de Bi fondent au contact de l'acier. outil de coupeL'huile d'olive, qui agit comme un lubrifiant, permet à l'outil de coupe de se briser pour éviter la surchauffe et augmenter la vitesse de coupe.
Récemment, le Bi a été ajouté à de nombreux aciers inoxydables afin d'améliorer leurs performances de coupe.
Le Bi existe dans trois types d'aciers de décolletage : indépendamment dans la matrice de l'acier, enveloppé par le sulfure et entre la matrice de l'acier et le sulfure.
Le taux de déformation des inclusions de MnS diminue avec l'augmentation de la teneur en Bi dans la coupe libre de S-Bi. lingots d'acier.
Le bi-métal dans l'acier peut limiter la déformation du sulfure dans le processus de forgeage du lingot d'acier.
L'ajout de 0,002-0,005% de Bi à la fonte peut améliorer les performances de coulée de la fonte malléable, augmenter la tendance au blanchiment, raccourcir la durée de vie de la fonte. recuit et d'optimiser les performances d'extension des pièces.
L'ajout de 0,005% de Bi à la fonte nodulaire peut améliorer son antisismicité et sa résistance à la traction.
Il est difficile d'ajouter du Bi à l'acier car le Bi se volatilise en grande partie à 1500 ℃ et il est donc difficile de l'infiltrer uniformément dans l'acier.
Actuellement, à l'étranger, Bi est remplacé par Bi-Mn plaque d'alliage avec un point de fusion de 1050 ℃ comme additif, mais le taux d'utilisation du Bi est toujours d'environ 20%.
Nippon Steel & Sumitomo Metal, Posco, TYO et d'autres entreprises ont proposé que l'ajout de Bi puisse améliorer de manière significative la valeur B8 de l'acier au silicium orienté.
Selon les statistiques, Nippon Steel & Sumitomo Metal et JFE ont plus de cent inventions d'acier au silicium à haute teneur en magnétisme ayant une valeur ajoutée de Bi.
Après ajout de Bi, l'induction magnétique atteint 1,90T, et le maximum est de 1,99T.
Les éléments des terres rares désignent généralement les lanthanides dont les numéros atomiques varient de 57 à 71 (lanthane, cérium, praséodyme, néodyme, prométhium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium et lutécium), ainsi que le scandium (n° 21) et l'yttrium (n° 39), soit un total de 17 éléments. Leurs propriétés sont similaires, ce qui les rend difficiles à séparer. Les terres rares mixtes, qui sont moins chères, sont celles qui n'ont pas été séparées.
Les terres rares peuvent être utilisées pour la désoxydation, la désulfuration et le microalliage, et peuvent également modifier la déformabilité des inclusions de terres rares. Elles peuvent affecter la fragilité de l'Al2O3 dans une certaine mesure et améliorer la résistance à la fatigue de la plupart des types d'acier.
Les terres rares, ainsi que Ca, Ti, Zr, Mg et Be, sont les agents déformants les plus efficaces pour les sulfures. En ajoutant la quantité appropriée de terres rares à l'acier, les inclusions d'oxyde et de sulfure peuvent être transformées en petites inclusions globulaires dispersées, ce qui élimine les effets néfastes du MnS et d'autres inclusions.
Dans la production d'acier, le soufre est généralement présent sous forme de FeS et de MnS. Lorsque la teneur en Mn est élevée dans l'acier, le MnS est plus susceptible de se former. Bien que le MnS ait un point de fusion élevé et puisse éviter la fragilité due à la chaleur, lors de la déformation par usinage, il peut s'étendre dans la direction du traitement et se transformer en bandes. Cela peut réduire considérablement la plasticité, la ténacité et la résistance à la fatigue de l'acier, d'où la nécessité d'ajouter de l'ER à l'acier pour le traitement de la déformation.
Les éléments des terres rares peuvent également améliorer la résistance à l'oxydation et à la corrosion de l'acier. Leur effet sur la résistance à l'oxydation est plus important que celui du silicium, de l'aluminium et du titane. Ils peuvent améliorer l'écoulement de l'acier, réduire les non métallique et rendent la structure de l'acier dense et pure. Le rôle des terres rares dans l'acier est principalement la purification, le métamorphisme et l'alliage.
Avec le contrôle progressif de la teneur en soufre de l'oxygène, la purification traditionnelle de l'acier en fusion et le métamorphisme s'affaiblissent progressivement, tandis que la nouvelle technologie de purification et les effets d'alliage sont améliorés. Les éléments des terres rares augmentent la capacité antioxydante de l'alliage d'aluminium ferrochrome et maintiennent le grain fin de l'acier à haute température, augmentant ainsi sa résistance à haute température et la durée de vie de l'alliage électrothermique de manière significative.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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