Como os elementos de liga afetam o desempenho dos aços criogênicos?

Geralmente chamamos o aço usado na faixa de temperatura de -10 a -273 ℃ como aço de baixa temperatura ou aço criogênico. De acordo com o conteúdo e estrutura do elemento de liga, os aços criogênicos podem ser divididos em: Aço C-Mn morto de alumínio, como 06MnVTi, 06MnVal, 09Mn2Vre, aço 06MnNb, aço de baixa temperatura de corpo férrico de baixa liga 0.5Ni, 2.5Ni, 3Ni, 3.5Ni, etc., aços martensiformes de baixa temperatura, como 9Ni, aço 5Ni, aços austeníticos de alta liga de baixa temperatura, como 1Cr18Ni9Ti e 20Mn23Al e assim por diante.

O efeito dos elementos de liga em aços de baixa temperatura refere-se principalmente ao seu efeito na tenacidade a baixa temperatura dos aços:

C

Com o aumento do teor de carbono, a temperatura de transição frágil do aço aumenta rapidamente e a propriedade de soldagem diminui, de modo que o teor de carbono do aço de baixa temperatura é limitado a menos de 0.2%.

Mn

O manganês pode melhorar obviamente a tenacidade do aço em baixas temperaturas. O manganês existe principalmente na forma de solução sólida em aço e desempenha o papel de fortalecimento da solução sólida. Além disso, o manganês é um elemento que amplia a região da austenita e reduz a temperatura de transformação (A1 e A3). É fácil obter ferrita fina e dúctil e grãos de perlita, que podem aumentar a energia máxima de impacto e reduzir significativamente a temperatura de transição frágil. Em geral, a relação Mn / C deve ser igual a 3, o que pode não só reduzir a frágil temperatura de transição do aço, mas também compensar a diminuição das propriedades mecânicas causadas pela diminuição do teor de carbono devido ao aumento do teor de Mn.

Ni

O níquel pode aliviar a tendência de transição frágil e reduzir significativamente a temperatura de transição frágil. O efeito do níquel na melhoria da tenacidade do aço em baixa temperatura é 5 vezes maior do que o do manganês, ou seja, a temperatura de transição frágil diminui em 10 ℃ com o aumento do teor de níquel em 1%. Isso ocorre principalmente por causa do níquel com carbono, absorvido pela solução sólida e pelo reforço, o níquel também faz um movimento para o ponto esquerdo do ponto eutetóide do aço eutetóide para reduzir o teor de carbono, reduzir a temperatura de transição de fase (A1 e A2), em comparação com o mesmo teor de carbono do aço carbono, diminuição do número de ferrita e refino, populações de perlita (o teor de carbono da perlita também é inferior ao do aço carbono). Os resultados experimentais mostram que a principal razão pela qual o níquel aumenta a tenacidade em baixa temperatura é que o aço contendo níquel tem mais deslocamentos móveis em baixa temperatura e é mais fácil de deslizar. Por exemplo, aço de baixa temperatura martensiforme de liga média Aço 9Ni, tem alta resistência a baixas temperaturas, pode ser usado para -196 ℃. O aço 5Ni desenvolvido com base no aço 9Ni tem boa tenacidade a baixas temperaturas de -162 ~ -196 ℃.

P, S, Sn, Pb Sb

Fósforo, enxofre, arsênio, estanho, chumbo, antimônio: esses elementos não contribuem para a tenacidade do aço a baixas temperaturas.

Eles segregam no contorno do grão, o que reduz a energia da superfície e a resistência do contorno do grão e faz com que a rachadura frágil se origine do contorno do grão e se estenda ao longo do contorno do grão até que a fratura seja completa.

O fósforo pode melhorar a resistência do aço, mas aumentará a fragilidade do aço, especialmente em baixas temperaturas. A temperatura de transição frágil é obviamente aumentada, então seu conteúdo deve ser estritamente limitado.

O, H, N

Esses elementos aumentarão a temperatura de transição frágil do aço. Silício desoxidado e aços mortos de alumínio podem melhorar a tenacidade em baixas temperaturas, mas como o silício aumenta a temperatura de transição frágil dos aços, os aços mortos com alumínio têm uma temperatura de transição frágil mais baixa do que os aços mortos com silício.

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