Niedrigwarmfeste Stähle beziehen sich im Allgemeinen auf Stähle, die unter 0℃ eingesetzt werden. Entsprechend dem Kristallgittertyp, Tieftemperaturstahl können allgemein in Ferrit unterteilt werden niedrigwarmfester Stahl und Austenit-Niedertemperaturstahl. Ferritischer Niedrigtemperaturstahl hat im Allgemeinen eine deutliche Zähigkeit, d. h. eine spröde Übergangstemperatur. Wenn die Temperatur auf einen bestimmten kritischen Wert (oder Bereich) fällt, nimmt die Zähigkeit plötzlich ab. Die Schockwert-Umwandlungstemperatur von Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,2% beträgt etwa -20℃. Daher sollte Ferritstahl nicht unterhalb seiner Umwandlungstemperatur verwendet werden. Die Zugabe von Mn, Ni und anderen Legierungselementen kann interstitielle Verunreinigungen reduzieren, das Korn verfeinern, die Größe, Form und Verteilung der zweiten Phase steuern usw., um die Übergangstemperatur zwischen Duktilität und Sprödigkeit von Ferritstahl zu verringern. Die Legierungselemente in Tieftemperaturstahl wirken sich hauptsächlich auf die Tieftemperaturzähigkeit des Stahls aus. Heute werden wir sie Ihnen speziell vorstellen:

C

Die Sprödübergangstemperatur von Stahl steigt mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt rasch an, aber die Schweißeigenschaften nehmen ab. Daher sollte der Kohlenstoffgehalt von niedrigwarmfestem Stahl auf unter 0,2% begrenzt werden.

Mn

Mangan kann die Zähigkeit von Stahl bei niedrigen Temperaturen deutlich verbessern. Mangan kommt im Stahl hauptsächlich in Form eines Mischkristalls vor und hat die Funktion der Mischkristallverfestigung. Darüber hinaus ist Mangan ein Element, das die Austenitzone ausdehnt und die Phasenübergangstemperatur (A1 und A3) senkt, um feine und duktile Ferrit- und Perlitkörner zu erzeugen, wodurch die maximale Kerbschlagarbeit erhöht und die Sprödübergangstemperatur gesenkt wird. Daher sollte das Mangan-Kohlenstoff-Verhältnis mindestens 3 betragen, was nicht nur die Sprödübergangstemperatur des Stahls senkt, sondern auch den Rückgang der mechanischen Eigenschaften ausgleicht, der durch die Abnahme des Kohlenstoffgehalts aufgrund der Erhöhung des Mangangehalts verursacht wird.

Ni

Nickel kann die Tendenz zum spröden Übergang und die Temperatur von Stahl verlangsamen. Die Tieftemperaturzähigkeit von Stahl durch Nickel erhöht ist 5 mal so viel wie die von Mangan, und die spröde Übergangstemperatur sank um etwa 10℃ für jede 1% Erhöhung des Nickelgehaltes, die vor allem auf die Tatsache, dass Nickel nicht mit Kohlenstoff reagiert und alle in den Mischkristall gelöst, um es zu stärken ist.

Nickel bewirkt auch, dass sich der eutektoide Punkt des Stahls nach links unten verschiebt, wodurch der Kohlenstoffgehalt und die Phasenübergangstemperatur (A1 und A2) des eutektoiden Punkts sinken. Im Vergleich zu Kohlenstoffstahl mit demselben Kohlenstoffgehalt wird die Ferritmenge reduziert und verfeinert, und die Pearlitmenge wird erhöht (Pearlit hat auch einen geringeren Kohlenstoffgehalt als Kohlenstoffstahl). Die Versuchsergebnisse zeigen, dass der Hauptgrund für die Verbesserung der Zähigkeit von Nickel bei niedrigen Temperaturen darin liegt, dass es in Nickelstahl bei niedrigen Temperaturen viele bewegliche Versetzungen gibt und Querschlupf leicht möglich ist.

P,S,Ti, As,Sb, Pb

Phosphor, Schwefel, Arsen, Zinn, Blei, Antimon und andere Elemente haben negative Auswirkungen auf die Zähigkeit von Stahl bei niedrigen Temperaturen. Sie führen zu Seigerungen im Stahl und verringern die Korngrenzenfestigkeit, so dass spröde Risse von der Korngrenze ausgehen und sich entlang der Korngrenze bis zum vollständigen Bruch ausbreiten. Phosphor kann die Festigkeit des Stahls verbessern, erhöht jedoch die Sprödigkeit, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, und steigert die Sprödübergangstemperatur deutlich. Daher sollte ihr Gehalt streng begrenzt werden.

H, O, N

Diese Elemente erhöhen die Sprödübergangstemperatur von Stahl. Die Tieftemperaturzähigkeit des Stahls kann durch die Verwendung von Silizium und Aluminium desoxidiertem Stahl verbessert werden, aber Silizium erhöht die spröde Übergangstemperatur des Stahls, so dass der aluminiumberuhigte Stahl eine niedrigere spröde Übergangstemperatur als siliziumberuhigter Stahl erreichen kann.