Vpliv kemičnih elementov na lastnosti jeklene pločevine
Zlitina železa in ogljika z vsebnostjo ogljika manj kot 2,11% se imenuje jeklo.Jeklo poleg kemičnih sestavin, kot sta železo (Fe) in ogljik (C), vsebuje tudi majhno količino silicija (Si), mangana (Mn), fosforja (P), žvepla (S), kisika (O), dušika ( N), niobij (Nb) in titan (Ti) Vpliv običajnih kemičnih elementov na lastnosti jekla je naslednji:
1. Ogljik (C): S povečanjem vsebnosti ogljika v jeklu se povečata meja tečenja in natezna trdnost, zmanjšata pa se plastičnost in udarna trdnost;Ko pa vsebnost ogljika preseže 0,23 %, se varivost jekla poslabša.Zato vsebnost ogljika v nizko legiranem konstrukcijskem jeklu, ki se uporablja za varjenje, na splošno ne presega 0,20 %.Povečanje vsebnosti ogljika bo tudi zmanjšalo odpornost jekla proti atmosferski koroziji, visokoogljično jeklo pa zlahka korodira na prostem.Poleg tega lahko ogljik poveča hladno krhkost in občutljivost jekla na staranje.
2. Silicij (Si): silicij je močan dezoksidant v procesu izdelave jekla, vsebnost silicija v mrtvem jeklu pa je na splošno 0,12 %-0,37 %.Če vsebnost silicija v jeklu presega 0,50 %, silicij imenujemo legirni element.Silicij lahko znatno izboljša mejo elastičnosti, mejo tečenja in natezno trdnost jekla in se pogosto uporablja kot vzmetno jeklo.Dodajanje 1,0-1,2% silicija v kaljeno konstrukcijsko jeklo lahko poveča trdnost za 15-20%.V kombinaciji s silicijem, molibdenom, volframom in kromom lahko izboljša korozijsko odpornost in odpornost proti oksidaciji ter se lahko uporablja za izdelavo toplotno odpornega jekla.Nizkoogljično jeklo, ki vsebuje 1,0-4,0 % silicija, z izjemno visoko magnetno prepustnostjo, se uporablja kot elektro jeklo v elektroindustriji.Povečanje vsebnosti silicija bo zmanjšalo varivost jekla.
3. Mangan (Mn): Mangan je dober deoksidator in razžveplalnik.Na splošno jeklo vsebuje 0,30-0,50 % mangana.Če ogljikovemu jeklu dodamo več kot 0,70 % mangana, ga imenujemo "manganovo jeklo".V primerjavi z navadnim jeklom nima le dovolj žilavosti, ampak ima tudi višjo trdnost in trdoto, kar izboljša sposobnost utrjevanja in vroče obdelave jekla.Jeklo, ki vsebuje 11–14 % mangana, ima izjemno visoko odpornost proti obrabi in se pogosto uporablja v žlici bagra, oblogi krogličnih mlinov itd. S povečanjem vsebnosti mangana je odpornost jekla proti koroziji oslabljena in učinkovitost varjenja.
4. Fosfor (P): Na splošno je fosfor škodljiv element v jeklu, ki izboljša trdnost jekla, vendar zmanjša plastičnost in žilavost jekla, poveča hladno krhkost jekla ter poslabša učinkovitost varjenja in hladno krivljenje .Zato se običajno zahteva, da je vsebnost fosforja v jeklu manjša od 0,045 %, zahteva za visokokakovostno jeklo pa nižja.
5. Žveplo (S): Žveplo je tudi v normalnih okoliščinah škodljiv element.Naredi jeklo vroče krhko, zmanjša duktilnost in žilavost jekla ter povzroči razpoke med kovanjem in valjanjem.Žveplo je tudi škodljivo za učinkovitost varjenja in zmanjšuje odpornost proti koroziji.Zato je vsebnost žvepla običajno nižja od 0,055 %, pri visokokakovostnem jeklu pa manj kot 0,040 %.Dodajanje 0,08-0,20 % žvepla jeklu lahko izboljša obdelovalnost, ki se običajno imenuje jeklo za prosto rezanje.
6. Aluminij (Al): Aluminij je pogosto uporabljen deoksidant v jeklu.Če jeklu dodate majhno količino aluminija, lahko izboljšate velikost zrn in izboljšate udarno žilavost;Aluminij ima tudi odpornost proti oksidaciji in korozijo.Kombinacija aluminija s kromom in silicijem lahko znatno izboljša učinkovitost visokotemperaturnega luščenja in odpornost jekla na visokotemperaturno korozijo.Pomanjkljivost aluminija je, da vpliva na zmogljivost vročega dela, učinkovitost varjenja in rezanja jekla.
7. Kisik (O) in dušik (N): Kisik in dušik sta škodljiva elementa, ki lahko vstopita iz kurilnega plina, ko se kovina tali.Zaradi kisika je jeklo lahko vroče krhko in njegov učinek je hujši kot učinek žvepla.Dušik lahko povzroči, da je hladno krhkost jekla podobna fosforju.Učinek staranja dušika lahko poveča trdoto in trdnost jekla, vendar zmanjša duktilnost in žilavost, zlasti v primeru deformacijskega staranja.
8. Niobij (Nb), vanadij (V) in titan (Ti): Niobij, vanadij in titan so vsi elementi za rafiniranje zrn.Ustrezno dodajanje teh elementov lahko izboljša jekleno strukturo, prečisti zrnatost in znatno izboljša trdnost in žilavost jekla.