Stal niskotemperaturowa to stal zwykle nakładana w temperaturze poniżej {0}} stopnia. W oparciu o strukturę krystaliczną stale niskotemperaturowe można ogólnie podzielić na ferrytowe stale niskotemperaturowe i austenityczne stale niskotemperaturowe. Ferrytyczne stale niskotemperaturowe mają na ogół znaczną wytrzymałość, to znaczy kruchą temperaturę przejścia. Kiedy temperatura spadnie do określonej wartości krytycznej (lub zakresu), wytrzymałość nagle spadnie. Temperatura konwersji wartości uderzenia 0,2% stali węglowej wynosi około -20 stopnia. Dlatego stali ferrytycznych nie należy stosować poniżej ich temperatury przejścia. Dodatek pierwiastków stopowych, takich jak Mn i Ni, może zredukować zanieczyszczenia międzywęzłowe, rozdrobnić ziarna, kontrolować wielkość, kształt i rozkład drugiej fazy, zmniejszając w ten sposób temperaturę przejścia stali ferrytycznej w kruchość. Pierwiastki stopowe w stali niskotemperaturowej wpływają głównie na wytrzymałość stali w niskich temperaturach. Dzisiaj przedstawimy Państwu szczegółowe wprowadzenie:
C
Temperatura przejścia stali w stan kruchy szybko wzrasta wraz ze wzrostem zawartości węgla, ale wydajność spawania maleje. Dlatego zawartość węgla w stali niskotemperaturowej powinna być ograniczona do około 0,2%.
mangan
Mangan może znacznie poprawić wytrzymałość stali niskotemperaturowej. Mangan występuje głównie w postaci roztworu stałego i pełni funkcję wzmacniania roztworu stałego. Ponadto mangan jest pierwiastkiem wydłużającym strefę austenitu oraz obniżającym temperaturę przemiany fazowej (A1 i A3) w wyniku czego powstają drobne i plastyczne ziarna ferrytu i perlitu, zwiększając w ten sposób maksymalną energię udaru i obniżając temperaturę przejścia kruchego. Dlatego stosunek manganu do węgla powinien wynosić co najmniej 3, co nie tylko obniża temperaturę przejścia stali w kruchość, ale także kompensuje właściwości mechaniczne spowodowane zmniejszoną zawartością węgla w wyniku zwiększonej zawartości manganu.
Ni
Nikiel może zmniejszyć tendencję do kruchego przejścia i temperaturę stali. Wytrzymałość stali w niskich temperaturach wzrasta 5-krotnie w stosunku do stali niklowo-manganowej, natomiast temperatura przejścia kruchego spada o około 10 stopni na każdy 1% wzrostu zawartości niklu. Dzieje się tak głównie dlatego, że nikiel nie reaguje z węglem i rozpuszcza się w roztworze stałym w celu wzmocnienia.
Nikiel powoduje również przesunięcie punktu eutektycznego stali do lewego dolnego rogu, zmniejszając zawartość węgla i temperaturę przejścia fazowego punktu eutektycznego (A1 i A2). W porównaniu ze stalą węglową o tej samej zawartości węgla ilość ferrytu jest zmniejszona i rafinowana, a ilość perlitu zwiększona (najstarsza stal węglowa ma niższą zawartość węgla niż stal węglowa). Wyniki eksperymentów pokazują, że głównym powodem poprawy wytrzymałości niklu w niskich temperaturach jest to, że w stali niklowej występuje wiele ruchomych dyslokacji w niskich temperaturach i są one podatne na poślizg poprzeczny.
P, S, Ti, AS, SB, PB
Pierwiastki takie jak fosfor, siarka, arsen, cyna, ołów i antymon mają niekorzystny wpływ na wytrzymałość stali niskotemperaturowych. Powodują segregację w stali i zmniejszają opór międzykrystaliczny, co skutkuje powstawaniem kruchych pęknięć powstających na granicach ziaren i rozciągających się wzdłuż nich aż do całkowitych pęknięć. Fosfor może zwiększać wytrzymałość stali, ale zwiększa także kruchość, zwłaszcza kruchość w niskich temperaturach, i znacznie zwiększa temperaturę przejścia kruchego. Dlatego ich treść powinna być ściśle ograniczona.
H,O,N
Pierwiastki te zwiększą temperaturę przejścia stali w stan kruchy. Wytrzymałość stali w niskich temperaturach można poprawić, stosując krzem i aluminium do odtleniania i zabijania stali, ale krzem zwiększy kruchą temperaturę przejścia stali, więc stal uspokojona aluminium może uzyskać niższą temperaturę przejścia kruchego niż stal uspokojona krzemem.
