Metalen materialen zijn de meest gebruikte materialen in ons dagelijks leven en in onze industrie. Het wordt hoofdzakelijk onderverdeeld in staal, ijzer en non-ferrometalen, waarvan staal het meest gebruikte materiaal is. Het hoofdbestanddeel van staal is ijzer en de rest bestaat uit kunstmatig toegevoegde legeringselementen en verschillende onzuiverheden. Het is juist vanwege de verschillende varianten van deze toegevoegde legeringselementen. Verschillende hoeveelheden vormen een verscheidenheid aan staalsoorten, zoals gewoon koolstofstaal, roestvrij staal, gelegeerd staal enzovoort. Van deze toegevoegde elementen speelt koolstof C een zeer belangrijke rol.
2.1 veel voorkomende chemische elementen in staal:
IJzer (FE) vormt het grootste deel van alle soorten staal. Bovendien bevat het meestal de volgende elementen (algemeen bekend als legeringselementen in staal): C (koolstof) Si (silicium) Mn (mangaan) P (fosfor) s (zwavel) en Cr (chroom) Ni (nikkel) Mo (molybdeen) Ti (titanium) V (vanadium), enz. Over het algemeen zijn P en s onzuiverheden. Hoe lager het gehalte, hoe beter de kwaliteit van het staal.
2.2 classificatie van staal:
Afhankelijk van de verscheidenheid aan legeringselementen die aan staal worden toegevoegd, kunnen we staal eenvoudig in drie categorieën verdelen: Koolstofstaal Gelegeerd staal. roestvrij staal.
(1) koolstofstaal: er zijn slechts vijf soorten legeringselementen: C, Si, Mn, P en S. afhankelijk van het onzuiverheidsgehalte van P en s, is het verdeeld in gewoon koolstofstaal (P, s over het algemeen minder dan of gelijk aan 0,040%) en uitstekend koolstofstaal (P, s over het algemeen minder dan of gelijk aan 0,03%)
Veel voorkomende staalsoorten zijn: gewoon koolstofstaal: q215a Q235BF. Uitstekend koolstofstaal: 20 #. 45 #. 16Mn, etc. Dit soort staal heeft een gemiddelde sterkte en taaiheid en is niet corrosiebestendig. Het kan worden gebruikt in situaties met lage eisen en de laagste kosten
(2) gelegeerd staal: naast de vijf elementen in koolstofstaal worden minder dan 10% Cr, Mo, V en andere elementen toegevoegd. De gebruikelijke staalsoorten zijn 15CrMo, 12Cr1MoV, 1Cr5Mo enzovoort. Vergeleken met koolstofstaal heeft gelegeerd staal een hogere sterkte en hogere temperatuurbestendigheid, maar de corrosieweerstand is nog steeds slecht. Daarom wordt gelegeerd staal meestal gebruikt bij hoge temperaturen en hoge druk met weinig corrosie, zoals ketelstaal, hete stoomtransmissie in elektriciteitscentrales, enz., En de gebruikskosten liggen op een gemiddeld niveau.
(3) roestvrij staal: meestal gebaseerd op koolstofstaal. Het wordt gemaakt door een hoog gehalte aan Cr, Ni en andere legeringen toe te voegen, en het gehalteaandeel kan meer dan 20% bedragen. De gebruikelijke staalsoorten zijn 304304L, 321316l en 1Cr18Ni9Ti. De eerste verschillende staalsoorten, uitgedrukt in cijfers, zijn Japanse en Amerikaanse staalsoorten, en de laatste (1Cr18Ni9Ti) is binnenlandse staalsoort. Hieronder wordt de numerieke weergave van staalkwaliteit als voorbeeld genomen om de relatie tussen verschillende roestvrijstalen componenten te illustreren: als algemeen begrip en voor het gemak van het beginnersgeheugen kunnen we dat denken (maar niet erg nauwkeurig):
304 ------ basisstaalsoort, bevat uitsluitend (C < 0,08%), Cr (~ 18%), Ni (~ 9%)
304L ---- 304 (C < 0,05%) van ultra-koolstofarm C wordt 304L genoemd
321------- 304 + Ti(~0,5%)
316------- 304 + Maand(~2,5%)
316L - 316 ultra-koolstofarm C (C < 0,05%) wordt 316L genoemd
De sterkte- en taaiheidsindex van roestvrij staal is de beste van alle soorten staal. Het meest onderscheidende voordeel is corrosieweerstand. Roestvrij staal moet worden gebruikt bij de chemische en papierproductie en bij andere corrosieve gelegenheden. Natuurlijk zijn de kosten ook het hoogst.
2.3. De eigenschappen van staal worden als volgt uitgedrukt:
De prestaties van staal moeten worden weerspiegeld en uitgedrukt door een aantal indicatoren. Voor staal gebruiken we meestal de chemische samenstelling en mechanische eigenschappen om de kwaliteit en eigenschappen ervan weer te geven. Mechanische eigenschappen hebben meestal drie indicatoren:
Treksterkte ( σ b. TS): de maximale externe trekkracht die het materiaal kan dragen als het gebroken is.
Vloeigrens ( σ s. YS): de minimale externe trekkracht die het materiaal kan dragen wanneer plastische vervorming optreedt.
Rek( ψ, EL): het percentage rek van het materiaal in de lengterichting na breuk. Hoe groter deze waarde, hoe beter de plasticiteit van het materiaal. Soms worden ook de hardheidswaarde en de slagvastheidswaarde gebruikt om de materiaaleigenschappen weer te geven.
Ons meest voorkomende koolstofstaal 20 #, Q235 en buitenlandse SS400, SS41, st37, enz. Hun eigenschappen liggen zeer dicht bij elkaar, of ze kunnen elkaar in principe vervangen. Hun relevante parameters zijn grofweg als volgt:
C:0,18-0,21% Si: 0,30% Mn:0,5% P,S 0,025%
TS: ~550Mpa YS: ~260Mpa EL: ~ 25%
2.4 structuur en verandering van staal
De reden waarom staal verschillende eigenschappen heeft, houdt feitelijk verband met de interne structuur van staal. Door de microscoop is te zien dat de binnenkant van staal wordt gevormd door de superpositie van veel verschillende kleine blokken, zoals cellen. Na zorgvuldige observatie behoren deze kleine blokjes eigenlijk tot verschillende categorieën. Meestal noemen we hetzelfde soort kleine blokken een "fase" of een "lichaam". Zoals we gewoonlijk zeggen, verwijzen austeniet en ferriet naar de twee meest voorkomende structuren in staal, dat wil zeggen twee fasen. Welke fasen zich in een staal bevinden, de verhouding van elke fase en de vorm van de fase hebben rechtstreeks invloed op de eigenschappen van het staal. Met andere woorden: als het type, de verhouding en de vorm van de fase in staal veranderen, zullen de eigenschappen van staal dienovereenkomstig veranderen. Welke factoren hebben door de jaren heen bijgedragen aan deze veranderingen? Uiteraard zal de verandering van de staalsamenstelling zeker de verandering van de staaleigenschappen beïnvloeden. Voor een bepaald soort staal met een vaste samenstelling, zoals 20# staal of 304L, zullen hun eigenschappen ook veranderen wanneer ze worden vervormd en met warmte behandeld. Samenvattend zijn de belangrijkste factoren die de eigenschappen van staal beïnvloeden: samenstelling, vervorming en temperatuur.
2.5 warmtebehandeling van staal:
Om ervoor te zorgen dat staal de beste prestaties levert die we willen, moet de interne structuur ervan worden gestabiliseerd in een stabiele structurele staat.
In veel gevallen moeten we het staal een warmtebehandeling geven. Omdat veel van onze producten worden bewerkt en vervormd. Zoals hierboven vermeld zal de microstructuur van vervormd staal veranderen, dat wil zeggen dat de prestaties van staal zullen veranderen, en deze verandering is vaak niet bereid. Op dit moment moeten we een warmtebehandeling ondergaan om deze veranderingen te elimineren en de oorspronkelijke kenmerken van staal te herstellen. Natuurlijk hebben we ook andere manieren van warmtebehandeling vanwege andere overwegingen.
