1. Anglies kiekio optimizavimas: tvirtumo didinimo pagrindas
Mechanizmas: Kaip pažymėta ankstesnėje S355J0WP analizėje, perteklinis anglies kiekis skatina trapių karbidų (pvz., Fe₃C) susidarymą grūdelių ribose, padidina plastišką -trapiojo pereinamojo laikotarpio temperatūrą (DBTT) ir sumažina plastinės deformacijos gebėjimą{5}} – visa tai mažina atsparumą smūgiams.
Prisitaikymo strategija: Griežtai kontroliuoti anglies kiekįapatinė standartinio diapazono riba (≤0,12%, pagal EN 10025-5). Pavyzdžiui, sumažinus anglies kiekį nuo 0,12 % iki 0,08–0,10 % sumažinamas karbido nusodinimas, išgryninama ferito -perlito matrica ir sumažėja DBTT. Tai užtikrina, kad plienas išlaiko didesnį kietumą esant 0°C neprarandant pagrindinio stiprumo (takumo stipris ≥355 MPa, S355 klasės reikalavimas).
2. Padidinkite mangano (Mn) kiekį: pagerinkite grūdelių dydį ir padidinkite tvirtumą
Mechanizmas:
Grūdų rafinavimas: Mn slopina austenito grūdelių augimą kaitinant, todėl galutinėje mikrostruktūroje susidaro smulkesni ferito grūdeliai. Smulkesni grūdeliai padidina grūdelių ribų skaičių, o tai blokuoja įtrūkimų plitimą smūginės apkrovos metu, -tiesiogiai padidindami kietumą.
Kieto tirpalo stiprinimas: Mn ištirpsta ferito matricoje, kad padidintų stiprumą ir sumažintų anglies kiekį (nes stiprumą gali kompensuoti Mn, todėl sumažėja anglies-sukeltas stiprinimas, kuris kenkia kietumui).
Reguliavimo diapazonas: Standartinis S355J0WP Mn diapazonas paprastai yra1,00–1,60 %. Kad pirmenybė būtų teikiama kietumui, pritaikius Mn iki vidurio -viršutinės ir -šio diapazono dalies (pvz., 1,30–1,50 %)-, išlaikant mažą anglies kiekį-, pasiekiama optimali stiprumo ir kietumo pusiausvyra. Viršyti 1,60 % nerekomenduojama, nes gali padidėti atsiskyrimo (nelygios sudėties) rizika ir sumažėti suvirinamumas.
3. Pridėkite nikelį (Ni): pagrindinis elementas, užtikrinantis atsparumą žemai{0}}temperatūrai
Mechanizmas:
Sumažinkite DBTT: Ni sumažina temperatūrą, kuriai esant plienas pereina iš kaliojo į trapų (DBTT), pagerindamas ferito matricos plastinės deformacijos gebėjimą net esant žemesnei nei 0°C temperatūrai.
Nesusidaro trapios fazės: Skirtingai nuo kai kurių kitų elementų (pvz., chromo), Ni nesudaro trapių intermetalinių junginių; Vietoj to, jis egzistuoja kaip kietas ferito tirpalas, padidinantis kietumą nepažeidžiant plastiškumo.
Reguliavimo diapazonas: S355J0WP standartai dažnai leidžiapėdsakai iki 0,50% Ni(kai kuriuose pažymiuose gali būti nurodyta iki 0,80 proc.). Pridėjus 0,20–0,40 % Ni, galima žymiai padidinti 0°C smūgio energiją (pvz., nuo minimalaus reikalavimo 27 J iki 40–50 J), išlaikant atsparumą oro sąlygoms.
4. Kontroliuokite fosforo (P) ir sieros (S) kiekį: sumažinkite kenksmingų priemaišų kiekį
Žala: P stipriai atsiskiria ties grūdelių ribomis, susilpnindama ribinio sukibimo jėgą. Esant žemai temperatūrai, tai sukelia „grūdelių ribos trapumą“, o tai smarkiai sumažina atsparumą smūgiams.
Kontrolės tikslas: EN 10025-5 nurodoP ≤0,030 %skirtas S355J0WP. Siekiant didesnio kietumo, toliau mažinant P iki ≤0,020 % (patobulinus lydymo procesus, pvz., rafinavimą kaušelyje), sumažėja segregacija ir ribinis trapumas.
Žala: S reaguoja su geležimi ir susidaro trapus geležies sulfidas (FeS), kuris nusėda ties grūdelių ribomis. FeS turi žemą lydymosi temperatūrą ir silpną lankstumą, todėl smūgio metu jis veikia kaip įtrūkimų atsiradimo vietos.
Kontrolės tikslas: standartas reikalaujaS ≤0,030 %; optimizuoti įS ≤0,015 %(naudojant sieros pašalinimo metodus) pašalina su FeS-susijusius trapius defektus ir toliau pagerina kietumą.
5. Pridėkite mikro legiravimo elementus (Nb, V, Ti): patobulinkite mikrostruktūrą, kad padidintumėte tvirtumą
Mechanizmas:
Karšto valcavimo metu šie elementai sudaro smulkius, stabilius karbidus/nitridus (pvz., NbC, TiN). Šios nuosėdos suspaudžia austenito grūdelių ribas, neleidžia grūdeliams augti ir susidaro smulkesnė ferito -perlito struktūra. Smulkesni grūdeliai padidina atsparumą įtrūkimams smūgio metu, kaip paaiškinta anksčiau.
Jie taip pat stiprina „kritulių kiekį“, leidžiantį sumažinti anglies kiekį (nes stiprumą papildo nuosėdos, o ne anglis), o tai netiesiogiai pagerina kietumą.
Reguliavimo diapazonas: Paprastai pridedami nedideli kiekiai:Nb ≤0,05 %, V ≤0,10 %, Ti ≤0,03 %. Įprastu deriniu (pvz., 0,02–0,04 % Nb + 0.01–0,02 % Ti) pasiekiamas optimalus grūdų rafinavimas per daug nepadidinant gamybos sąnaudų.
6. Išsaugokite oro sąlygoms{0}}atsparius elementus (Cu, Cr): venkite pakenkti pagrindiniam našumui
Varis (Cu: 0,25–0,55 %): Skatina tankaus, prilipusio rūdžių sluoksnio susidarymą, kuris blokuoja tolesnę koroziją. Sumažinus Cu, kad būtų teikiama pirmenybė kietumui, sumažėtų atsparumas oro sąlygoms, todėl Cu kiekis turėtų likti standartiniame diapazone.
Chromas (Cr: 0,30–0,80 %): Stabilizuoja rūdžių sluoksnį ir padidina atsparumą korozijai. Kaip ir Cu, Cr kiekis neturėtų būti paaukotas-jo buvimas nekenkia kietumui, kai jis derinamas su mažai anglies ir Mn/Ni.
