आधुनिक उद्योग की मूल सामग्री के रूप में, स्टील का प्रदर्शन सीधे रासायनिक संरचना द्वारा नियंत्रित होता है। उनमें से, कार्बन (सी), मैंगनीज (एमएन), सिलिकॉन (सी), सल्फर (एस), फॉस्फोरस (पी) पांच तत्व धातुकर्म संगठन, क्रिस्टल संरचना और अशुद्धियों के वितरण को बदलते हैं, जो स्टील की ताकत, कठोरता, प्रसंस्करण क्षमता और संक्षारण प्रतिरोध को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं।
सबसे पहले, कार्बन (सी) तत्व: कोर नियामक की ताकत और प्लास्टिसिटी
स्टील में कार्बन सबसे महत्वपूर्ण मिश्र धातु तत्व है, और इसकी सामग्री स्टील के प्रदर्शन में निर्णायक भूमिका निभाती है। उप-यूटेक्टिक स्टील (कार्बन सामग्री 0.02% -0.77%) रेंज में, कार्बन सामग्री में वृद्धि के साथ, फेराइट मैट्रिक्स में कार्बोराइज्ड कणों की संख्या, तन्य शक्ति और कठोरता में रैखिक रूप से वृद्धि हुई थी, लेकिन बढ़ाव और प्रभाव क्रूरता में काफी कमी आई थी। जब पेरिटेक्टिक स्टील बनाने के लिए कार्बन सामग्री यूटेक्टिक बिंदु (0.77%) से अधिक हो जाती है, तो पर्लाइट लैमेला के बीच की दूरी कम होने से ताकत में निरंतर वृद्धि होती है, लेकिन अनाज की सीमाओं पर कार्बाइड पूर्वाग्रह भंगुरता के जोखिम को ट्रिगर करता है।
विशिष्ट मामलों से पता चलता है कि तड़के के उपचार के बाद मध्यम कार्बन स्टील की कार्बन सामग्री 0.45% है, तन्य शक्ति 800 एमपीए तक है, बढ़ाव 15% पर बनाए रखा गया है; और उच्च कार्बन स्टील की कार्बन सामग्री 1.2% है, हालांकि एचआरसी62 की कठोरता है, लेकिन प्रभाव क्रूरता 10जे/सेमी² से कम है। वेल्डिंग प्रदर्शन, प्रत्येक की कार्बन सामग्री में 0.1% की वृद्धि, वेल्ड दरार संवेदनशीलता सूचकांक में 20% की वृद्धि, कम-हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड का उपयोग करने और 150 डिग्री या अधिक पर पहले से गरम करने की आवश्यकता है।
दूसरा, मैंगनीज (एमएन) तत्व: डबल रेगुलेटर की कठोरता और गर्म कार्यशीलता
मैंगनीज एक कमजोर कार्बाइड के रूप में -तत्व बनाता है, ठोस समाधान को मजबूत करने और संगठन नियंत्रण के माध्यम से स्टील के प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए दोहरे तंत्र को नियंत्रित करता है। फेराइट में, मैंगनीज परमाणु जाली विरूपण को ट्रिगर करने के लिए लौह परमाणुओं को प्रतिस्थापित करते हैं, उपज शक्ति लगभग 30 एमपीए/% बढ़ जाती है; ऑस्टेनाइट में, चरण क्षेत्र में मैंगनीज का विस्तार हुआ, जिससे AC3 का महत्वपूर्ण तापमान 50{11}}80 डिग्री तक बढ़ गया, जिससे कठोरता में उल्लेखनीय सुधार हुआ। प्रायोगिक आंकड़ों से पता चलता है कि 1.2% मैंगनीज युक्त 45 स्टील पानी के शमन के बाद एचआरसी45 कठोरता तक पहुंच सकता है, जो मैंगनीज मुक्त स्टील की तुलना में 3 रॉकवेल कठोरता स्तर अधिक है।
In terms of hot working performance, manganese and sulfur form high melting point MnS (melting point 1610℃), which replaces low melting point FeS (melting point 988℃) to eliminate thermal embrittlement. However, excess manganese (>1.5%) तड़के के दौरान अनाज को मोटा बनाता है और तापमान भंगुरता सूचकांक में 40% की वृद्धि करता है, और अवशिष्ट ऑस्टेनाइट को 700 डिग्री पर रखकर समाप्त करने की आवश्यकता होती है। विशिष्ट अनुप्रयोगों में, 0.8%-1.2% मैंगनीज के साथ 20MnSi स्टील का व्यापक रूप से निर्माण रीबार के लिए उपयोग किया जाता है, और Q235 स्टील की तुलना में इसकी उपज शक्ति 25% बढ़ जाती है।
तीसरा, सिलिकॉन (Si) तत्व: ठोस समाधान को मजबूत करने और संक्षारण प्रतिरोध का सहक्रियात्मक वर्धक
एक मजबूत फेराइट बनाने वाले तत्व के रूप में, सिलिकॉन ठोस घोल को मजबूत करने और सतह ऑक्साइड फिल्म के दोहरे तंत्र के माध्यम से स्टील के गुणों को बढ़ाता है। फेराइट में, सिलिकॉन परमाणुओं की त्रिज्या लोहे के परमाणुओं की तुलना में 11% अधिक होती है, जो जाली विरूपण को ट्रिगर करके उपज शक्ति को लगभग 50MPa/% तक बढ़ा देती है। सतह ऑक्सीकरण प्रयोगों से पता चलता है कि स्टील की सिलिकॉन सामग्री 1.5% 24 घंटों के लिए 800 डिग्री पर ऑक्सीकरण करती है, ऑक्साइड फिल्म की मोटाई सामान्य स्टील की तुलना में 60% कम है, SiO₂ घने सुरक्षात्मक परत के गठन के लिए धन्यवाद।
मशीनेबिलिटी के संदर्भ में, 0.8% से अधिक की सिलिकॉन सामग्री ठंड विरूपण प्रतिरोध को 20% तक बढ़ा देती है, जिसके लिए छोटी विरूपण मात्रा के साथ एक मल्टी{2}}पास प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। विशिष्ट अनुप्रयोग, ऑटोमोटिव कनेक्टिंग रॉड्स के निर्माण में उपयोग किए जाने वाले 40SiMn स्टील के 0.2% - 0.5% की सिलिकॉन सामग्री, सामान्य कार्बन स्टील की तुलना में इसकी थकान जीवन को 1.5 गुना बढ़ाने के लिए; सल्फ्यूरिक एसिड मध्यम संक्षारण दर में उच्च सिलिकॉन कच्चा लोहा की सिलिकॉन सामग्री 15% -20%<0.1mm / a, become the preferred material for corrosion-resistant parts of chemical equipment.
चौथा, सल्फर (एस) तत्व: अदृश्य विध्वंसक का गर्म कार्य प्रदर्शन
स्टील अनाज सीमाओं में FeS समावेशन के रूप में सल्फर, इसका नुकसान मुख्य रूप से थर्मल प्रसंस्करण और वेल्डिंग दो दृश्यों में परिलक्षित होता है। FeS और Fe केवल 988 डिग्री के सह-क्रिस्टल पिघलने बिंदु से बनते हैं, जब स्टील को 1150 डिग्री तक गर्म किया जाता है, तो तरल FeS पर अनाज की सीमाएं स्थानीय ताकत में गिरावट का कारण बनती हैं, जिससे थर्मल क्रैकिंग का खतरा होता है। प्रायोगिक आंकड़ों से पता चलता है कि निरंतर कास्टिंग प्रक्रिया में स्टील की 0.05% सल्फर सामग्री, थर्मल क्रैकिंग दर की घटना 0.01% की सल्फर सामग्री से 5 गुना अधिक है।
वेल्डिंग प्रदर्शन के संदर्भ में, सल्फर और ऑक्सीजन के बीच प्रतिक्रिया से उत्पन्न SO₂ गैस वेल्ड में छिद्र बनाती है, जिससे वेल्ड धातु का प्रभावी क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र 30% कम हो जाता है। विशिष्ट मामलों से पता चलता है कि मैनुअल आर्क वेल्डिंग में Q235 स्टील की सल्फर सामग्री 0.08% है, वेल्ड धातु प्रभाव क्रूरता 8J/cm² से कम है, जो आधार सामग्री का केवल 1/3 है। आधुनिक इस्पात निर्माण प्रक्रिया में दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को जोड़कर सल्फाइड का उच्च गलनांक बनाया जाता है, जिससे सल्फर खतरा सूचकांक 70% कम हो जाता है।
पांच, फॉस्फोरस (पी) तत्व: घातक हत्यारे की कम तापमान कठोरता
फॉस्फोरस में फेराइट की ठोस घुलनशीलता 0.9% है, इसकी परमाणु त्रिज्या लोहे के परमाणु से 14% बड़ी है, जिससे गंभीर जाली विकृति उत्पन्न होती है। प्रायोगिक आंकड़ों से पता चलता है कि स्टील में फास्फोरस की मात्रा 0.1% होती है, जो -20 डिग्री पर होती है, जब प्रभाव की कठोरता सामान्य तापमान से 65% कम होती है, जो पिनिंग प्रभाव के अव्यवस्था आंदोलन पर किर्चनर गैस समूहों के {100} क्रिस्टल विमान पूर्वाग्रह गठन में फास्फोरस परमाणुओं से उत्पन्न होती है। कम तापमान वाले भंगुरता प्रयोगों से पता चलता है कि 0.15% फॉस्फोरस सामग्री वाला स्टील -40 डिग्री पर डिकंवॉल्यूटेड फ्रैक्चर से गुजरता है, जिसमें विशिष्ट इकोसाहेड्रल विशेषताओं की विशेषता वाला फ्रैक्चर होता है।
काटने की मशीनेबिलिटी के संदर्भ में, फॉस्फोरस और सल्फर के सहक्रियात्मक प्रभाव के परिणामस्वरूप काटने की ताकत में 20% की कमी आई और उपकरण के जीवन में 1.5 - गुना वृद्धि हुई। विशिष्ट अनुप्रयोगों में, 0.08%-0.15% की फॉस्फोरस सामग्री के साथ फ्री-कटिंग स्टील 1215 का उपयोग व्यापक रूप से सटीक भागों की मशीनिंग के लिए किया जाता है, जिसकी सतह खुरदरापन Ra0.8 μm तक होती है। हालाँकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि 0.12% से अधिक फास्फोरस सामग्री के साथ, समुद्री वातावरण में स्टील के क्षरण की दर 3 के कारक से बढ़ जाती है, जिसे एक सुरक्षात्मक फिल्म बनाने के लिए तांबे के तत्वों को जोड़कर बाधित करने की आवश्यकता होती है।
