合金元素は極低温鋼の性能にどのように影響しますか?

通常、-10〜-273℃の温度範囲で使用される鋼を低温鋼または極低温鋼と呼びます。合金元素の含有量と構造に応じて、極低温鋼は次のように分類できます。06MnVTi、06MnValなどのアルミニウムキルドC-Mn鋼、 09Mn2Vre、06MnNb鋼、低合金鉄体低温鋼0.5Ni、2.5Ni、3Ni、3.5Niなど、9Ni、5Ni鋼などのマルテンシ型低温鋼、1Cr18Ni9Tiなどの高合金オーステナイト低温鋼、 20Mn23Alなど。

低温鋼の合金元素の影響は、主に鋼の低温靭性への影響を指します。

C

炭素含有量の増加に伴い、鋼の脆性転移温度が急激に上昇し、溶接性が低下するため、低温鋼の炭素含有量は0.2%未満に制限されます。

Mn

マンガンは明らかに鋼の低温靭性を改善することができます。 マンガンは主に鋼に固溶体の形で存在し、固溶体強化の役割を果たします。 また、マンガンはオーステナイト領域を拡大し、変態温度(A1、A3)を下げる元素です。 微細で延性のあるフェライトとパーライトの粒子を簡単に得ることができ、最大衝撃エネルギーを増加させ、脆性転移温度を大幅に下げることができます。 一般に、Mn / C比は3に等しくなければなりません。これは、鋼の脆性転移温度を下げるだけでなく、Mn含有量の増加による炭素含有量の減少によって引き起こされる機械的特性の低下を補うこともできます。

Ni

ニッケルは、脆性転移の傾向を緩和し、脆性転移の温度を大幅に下げることができます。 鋼の低温靭性の改善に対するニッケルの効果はマンガンの5倍です。つまり、ニッケル含有量が10%増加すると、脆性転移温度は1℃低下します。 これは主に、固溶体と強化材に吸収された炭素を含むニッケルのためです。ニッケルはまた、炭素含有量を減らし、相転移温度(A1とA2)を下げるために、共晶鋼の左点に移動します。炭素鋼と同じ炭素含有量で、フェライトと精製の数が減少し、パーライトの数が減少します(パーライトの炭素含有量も炭素鋼よりも低くなります)。 実験結果は、ニッケルが低温で靭性を高める主な理由は、ニッケル含有鋼が低温でより多くの可動転位を持ち、クロススリップしやすいことであることを示しています。 たとえば、中合金低炭素マルテンシフォーム低温鋼 9Ni鋼、低温靭性が高く、-196℃で使用できます。 5Ni鋼をベースに開発された9Ni鋼は、-162〜-196℃の低温靭性に優れています。

P、S、Sn、Pb Sb

リン、硫黄、ヒ素、スズ、鉛、アンチモン:これらの元素は鋼の低温靭性を助長しません。

それらは粒界に偏析し、粒界の表面エネルギーと抵抗を減少させ、脆性亀裂を粒界から発生させ、破壊が完了するまで粒界に沿って延在させます。

リンは鋼の強度を向上させることができますが、特に低温で鋼の脆性を高めます。 脆性転移温度は明らかに上昇するため、その含有量は厳しく制限する必要があります。

O、H、N

これらの元素は、鋼の脆性転移温度を上昇させます。 脱酸シリコンとアルミニウムキルド鋼は低温での靭性を向上させることができますが、シリコンは鋼の脆性転移温度を上昇させるため、アルミニウムキルド鋼はシリコンキルド鋼よりも脆性転移温度が低くなります。

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