Gli acciai a bassa temperatura si riferiscono generalmente agli acciai applicati a temperature inferiori a 0℃. Secondo il tipo di reticolo cristallino, acciaio per basse temperature possono essere generalmente suddivisi in ferrite acciaio a bassa temperatura e acciaio austenitico a bassa temperatura. Gli acciai a bassa temperatura alla ferrite hanno generalmente una tenacità evidente, ovvero una temperatura di transizione fragile. Quando la temperatura scende a un certo valore critico (o intervallo), la tenacità diminuisce improvvisamente. La temperatura di conversione del valore d'urto dell'acciaio al carbonio con un contenuto di carbonio di 0,2% è di circa -20℃. Pertanto, l'acciaio alla ferrite non dovrebbe essere utilizzato al di sotto della sua temperatura di transizione. L'aggiunta di Mn, Ni e altri elementi di lega può ridurre le impurità interstiziali, affinare i grani, controllare la dimensione, la forma e la distribuzione della seconda fase, ecc. Gli elementi di lega negli acciai a bassa temperatura influenzano principalmente la tenacità a bassa temperatura dell'acciaio. Oggi ve li presenteremo in modo specifico:

C

La temperatura di transizione fragile dell'acciaio aumenta rapidamente con l'aumento del contenuto di carbonio, ma la proprietà di saldatura diminuisce. Pertanto, il contenuto di carbonio dell'acciaio a bassa temperatura dovrebbe essere limitato al di sotto di 0,2%.

Mn

Il manganese può ovviamente migliorare la tenacità dell'acciaio a bassa temperatura. Il manganese esiste nell'acciaio principalmente sotto forma di soluzione solida e ha la funzione di rafforzare la soluzione solida. Inoltre, il manganese è un elemento che estende la zona di austenite e riduce la temperatura di transizione di fase (A1 e A3) per produrre grani di ferrite e perlite fini e duttili, aumentando così l'energia massima di impatto e riducendo la temperatura di transizione fragile. Pertanto, il rapporto manganese-carbonio dovrebbe essere almeno pari a 3, il che non solo riduce la temperatura di transizione fragile dell'acciaio, ma compensa anche la diminuzione delle proprietà meccaniche causata dalla diminuzione del contenuto di carbonio dovuta all'aumento del contenuto di manganese.

Ni

Il nichel può rallentare la tendenza alla transizione fragile e la temperatura dell'acciaio. La tenacità a bassa temperatura dell'acciaio aumentata dal nichel è 5 volte superiore a quella del manganese e la temperatura di transizione fragile è diminuita di circa 10℃ per ogni aumento di 1% del contenuto di nichel, il che è dovuto principalmente al fatto che il nichel non è stato fatto reagire con il carbonio e si è dissolto nella soluzione solida per rafforzarla.

Il nichel provoca anche lo spostamento del punto eutettico dell'acciaio in basso a sinistra, riducendo il contenuto di carbonio e la temperatura di transizione di fase (A1 e A2) del punto eutettico. Rispetto all'acciaio al carbonio con lo stesso contenuto di carbonio, la quantità di ferrite si riduce e si affina, mentre la quantità di perlite aumenta (la perlite ha anche un contenuto di carbonio inferiore rispetto all'acciaio al carbonio). I risultati sperimentali mostrano che la ragione principale del miglioramento della tenacità del nichel a basse temperature è la presenza di molte dislocazioni mobili nell'acciaio al nichel a bassa temperatura e la facilità di slittamento trasversale.

P, S, Ti, As, Sb, Pb

Fosforo, zolfo, arsenico, stagno, piombo, antimonio e altri elementi hanno effetti negativi sulla tenacità dell'acciaio a bassa temperatura. Producono segregazione nell'acciaio e riducono la resistenza dei confini dei grani, causando cricche fragili che si originano dai confini dei grani e si estendono lungo i confini dei grani fino alla rottura completa. Il fosforo può migliorare la resistenza dell'acciaio, ma aumenta la fragilità, soprattutto quella a bassa temperatura, e ovviamente aumenta la temperatura di transizione fragile. Pertanto, il loro contenuto deve essere strettamente limitato.

H, O, N

Questi elementi aumentano la temperatura di transizione fragile dell'acciaio. La tenacità a bassa temperatura dell'acciaio può essere migliorata utilizzando acciaio ucciso con silicio e alluminio disossidato, ma il silicio aumenta la temperatura di transizione fragile dell'acciaio, quindi l'acciaio ucciso con alluminio può ottenere una temperatura di transizione fragile inferiore a quella dell'acciaio ucciso con silicio.