Efecto dos elementos químicos nas propiedades da chapa de aceiro
A aliaxe de ferro-carbono cun contido de carbono inferior ao 2,11 % chámase aceiro. Ademais de compoñentes químicos como o ferro (Fe) e o carbono (C), o aceiro tamén contén unha pequena cantidade de silicio (Si), manganeso (Mn), fósforo (P), xofre (S), osíxeno (O), nitróxeno (N), niobio (Nb) e titanio (Ti). A influencia dos elementos químicos comúns nas propiedades do aceiro é a seguinte:
1. Carbono (C): Co aumento do contido de carbono no aceiro, o límite elástico e a resistencia á tracción aumentan, pero a plasticidade e a resistencia ao impacto diminúen; Non obstante, cando o contido de carbono supera o 0,23 %, a soldabilidade do aceiro deteriórase. Polo tanto, o contido de carbono do aceiro estrutural de baixa aliaxe utilizado para a soldadura xeralmente non supera o 0,20 %. O aumento do contido de carbono tamén reducirá a resistencia á corrosión atmosférica do aceiro, e o aceiro con alto contido en carbono é fácil de corroer ao aire libre. Ademais, o carbono pode aumentar a fraxilidade en frío e a sensibilidade ao envellecemento do aceiro.
2. Silicio (Si): O silicio é un forte desoxidante no proceso de fabricación do aceiro, e o contido de silicio no aceiro calmado é xeralmente de 0,12 % a 0,37 %. Se o contido de silicio no aceiro supera o 0,50 %, o silicio denomínase elemento de aliaxe. O silicio pode mellorar significativamente o límite elástico, a resistencia ao rendemento e a resistencia á tracción do aceiro, e úsase amplamente como aceiro para resortes. Engadir entre un 1,0 e un 1,2 % de silicio ao aceiro estrutural temperado e revenido pode aumentar a resistencia entre un 15 e un 20 %. En combinación con silicio, molibdeno, tungsteno e cromo, pode mellorar a resistencia á corrosión e á oxidación, e pódese usar para fabricar aceiro resistente á calor. O aceiro baixo en carbono que contén entre un 1,0 e un 4,0 % de silicio, cunha permeabilidade magnética extremadamente alta, úsase como aceiro eléctrico na industria eléctrica. O aumento do contido de silicio reducirá a capacidade de soldadura do aceiro.
3. Manganeso (Mn): O manganeso é un bo desoxidante e desulfurante. Xeralmente, o aceiro contén entre un 0,30 e un 0,50 % de manganeso. Cando se lle engade máis do 0,70 % de manganeso ao aceiro ao carbono, chámase "aceiro ao manganeso". En comparación co aceiro ordinario, non só ten suficiente tenacidade, senón que tamén ten unha maior resistencia e dureza, o que mellora a capacidade de templación e a capacidade de traballo en quente do aceiro. O aceiro que contén entre un 11 e un 14 % de manganeso ten unha resistencia ao desgaste extremadamente alta e úsase a miúdo en cubos de escavadoras, revestimentos de muíños de bolas, etc. Co aumento do contido de manganeso, a resistencia á corrosión do aceiro debílase e o rendemento da soldadura redúcese.
4. Fósforo (P): En termos xerais, o fósforo é un elemento nocivo no aceiro, que mellora a súa resistencia, pero reduce a súa plasticidade e tenacidade, aumenta a súa fraxilidade en frío e deteriora o rendemento da soldadura e o rendemento da flexión en frío. Polo tanto, normalmente requírese que o contido de fósforo no aceiro sexa inferior ao 0,045 % e que o requisito de aceiro de alta calidade sexa menor.
5. Xofre (S): O xofre tamén é un elemento nocivo en circunstancias normais. Fai que o aceiro sexa fráxil en quente, reduce a súa ductilidade e tenacidade e provoca gretas durante o forxado e o laminado. O xofre tamén é prexudicial para o rendemento da soldadura e reduce a resistencia á corrosión. Polo tanto, o contido de xofre adoita ser inferior ao 0,055 %, e o do aceiro de alta calidade é inferior ao 0,040 %. Engadir entre un 0,08 e un 0,20 % de xofre ao aceiro pode mellorar a mecanización, o que normalmente se denomina aceiro de corte libre.
6. Aluminio (Al): O aluminio é un desoxidante de uso común no aceiro. Engadir unha pequena cantidade de aluminio ao aceiro pode refinar o tamaño do gran e mellorar a tenacidade ao impacto; o aluminio tamén ten resistencia á oxidación e á corrosión. A combinación de aluminio con cromo e silicio pode mellorar significativamente o rendemento de pelado a alta temperatura e a resistencia á corrosión a alta temperatura do aceiro. A desvantaxe do aluminio é que afecta o rendemento de traballo en quente, o rendemento de soldadura e o rendemento de corte do aceiro.
7. Osíxeno (O) e nitróxeno (N): O osíxeno e o nitróxeno son elementos nocivos que poden entrar do gas do forno cando o metal se funde. O osíxeno pode facer que o aceiro sexa fráxil en quente e o seu efecto é máis grave que o do xofre. O nitróxeno pode facer que a fráxilidade do aceiro sexa similar á do fósforo. O efecto de envellecemento do nitróxeno pode aumentar a dureza e a resistencia do aceiro, pero diminuír a ductilidade e a tenacidade, especialmente no caso do envellecemento por deformación.
8. Niobio (Nb), vanadio (V) e titanio (Ti): o niobio, o vanadio e o titanio son elementos de refinación de gran. Engadir estes elementos axeitadamente pode mellorar a estrutura do aceiro, refinar o gran e aumentar significativamente a resistencia e a tenacidade do aceiro.