In che modo gli elementi di lega influenzano le prestazioni degli acciai criogenici?

Gli acciai utilizzati nell'intervallo di temperatura compreso tra -10 e -273℃ sono solitamente chiamati acciai a bassa temperatura o acciai criogenici In base al contenuto di elementi di lega e alla struttura, gli acciai criogenici possono essere suddivisi in: Acciai C-Mn uccisi dall'alluminio come 06MnVTi, 06MnVal, 09Mn2Vre, 06MnNb, acciai a bassa lega a bassa temperatura a corpo ferrico 0,5Ni, 2,5Ni, 3Ni, 3,5Ni, ecc., acciai a bassa temperatura martensiformi come 9Ni, 5Ni, acciai a bassa temperatura austenitici ad alta lega come 1Cr18Ni9Ti e 20Mn23Al e così via.

L'effetto degli elementi di lega negli acciai a bassa temperatura si riferisce principalmente al loro effetto sulla tenacità a bassa temperatura degli acciai:

C

Con l'aumento del contenuto di carbonio, la temperatura di transizione fragile dell'acciaio aumenta rapidamente e la proprietà di saldatura diminuisce, quindi il contenuto di carbonio dell'acciaio a bassa temperatura è limitato a meno di 0,2%.

Mn

Il manganese può migliorare in modo evidente la tenacità a bassa temperatura dell'acciaio. Il manganese esiste principalmente sotto forma di soluzione solida nell'acciaio e svolge un ruolo di rafforzamento della soluzione solida. Inoltre, il manganese è un elemento che amplia la regione dell'austenite e riduce la temperatura di trasformazione (A1 e A3). È facile ottenere grani di ferrite e perlite fini e duttili, che possono aumentare l'energia massima di impatto e ridurre significativamente la temperatura di transizione fragile. In generale, il rapporto Mn/C dovrebbe essere pari a 3, in grado non solo di ridurre la temperatura di transizione fragile dell'acciaio, ma anche di compensare la diminuzione delle proprietà meccaniche causata dalla diminuzione del contenuto di carbonio dovuta all'aumento del contenuto di Mn.

Ni

Il nichel può attenuare la tendenza alla transizione fragile e ridurre significativamente la temperatura della transizione fragile. L'effetto del nichel sul miglioramento della tenacità a bassa temperatura dell'acciaio è 5 volte superiore a quello del manganese, cioè la temperatura di transizione fragile diminuisce di 10℃ con l'aumento del contenuto di nichel di 1%. Ciò è dovuto principalmente al fatto che il nichel con il carbonio, assorbito dalla soluzione solida e dal rinforzo, fa sì che il nichel si sposti verso il punto sinistro del punto eutettoide dell'acciaio per ridurre il contenuto di carbonio, ridurre la temperatura di transizione di fase (A1 e A2), rispetto allo stesso contenuto di carbonio dell'acciaio al carbonio, diminuire il numero di ferrite e raffinazione, popolazioni di perlite (il contenuto di carbonio della perlite è anche inferiore all'acciaio al carbonio). I risultati sperimentali dimostrano che il motivo principale per cui il nichel aumenta la tenacità a bassa temperatura è che l'acciaio contenente nichel ha più dislocazioni mobili a bassa temperatura ed è più facile da slittare. Ad esempio, l'acciaio martensiforme a bassa lega e basso tenore di carbonio per le basse temperature Acciaio 9Niha un'elevata tenacità alle basse temperature e può essere utilizzato per -196℃. L'acciaio 5Ni sviluppato sulla base dell'acciaio 9Ni ha una buona tenacità a bassa temperatura a -162~-196℃.

P, S, Sn, Pb Sb

Fosforo, zolfo, arsenico, stagno, piombo, antimonio: questi elementi non favoriscono la tenacità a bassa temperatura dell'acciaio.

Si segregano nel bordo del grano, riducendo l'energia superficiale e la resistenza del bordo del grano e facendo sì che la cricca fragile abbia origine dal bordo del grano e si estenda lungo il bordo del grano fino al completamento della frattura.

Il fosforo può migliorare la resistenza dell'acciaio, ma ne aumenta la fragilità, soprattutto a basse temperature. La temperatura di transizione fragile è ovviamente aumentata, quindi il suo contenuto deve essere strettamente limitato.

O, H, N

Questi elementi aumentano la temperatura di transizione fragile dell'acciaio. Gli acciai disossidati al silicio e quelli uccisi dall'alluminio possono migliorare la tenacità a basse temperature, ma poiché il silicio aumenta la temperatura di transizione fragile degli acciai, gli acciai uccisi dall'alluminio hanno una temperatura di transizione fragile inferiore a quella degli acciai uccisi dal silicio.