الفولاذ ذو درجة الحرارة المنخفضة هو فولاذ يتم تطبيقه عادةً تحت درجة {{0}} درجة. بناءً على التركيب البلوري، يمكن تقسيم الفولاذ ذو درجة الحرارة المنخفضة بشكل عام إلى فولاذ الفريت ذو درجة الحرارة المنخفضة والفولاذ ذو درجة الحرارة المنخفضة الأوستينيت. يتمتع الفولاذ الحديدي منخفض الحرارة بشكل عام بصلابة كبيرة، أي درجة حرارة انتقالية هشة. عندما تنخفض درجة الحرارة إلى قيمة (أو نطاق) حرج معين، ستنخفض الصلابة فجأة. تبلغ درجة حرارة تحويل قيمة التأثير لـ 0.2% من الفولاذ الكربوني حوالي -20 درجة. ولذلك، لا ينبغي استخدام الفولاذ الحديدي تحت درجة حرارة التحول الخاصة بهم. يمكن أن تؤدي إضافة عناصر صناعة السبائك مثل Mn و Ni إلى تقليل الشوائب الخلالية، وصقل الحبوب، والتحكم في حجم وشكل وتوزيع المرحلة الثانية، وبالتالي تقليل درجة حرارة انتقال الصلابة والهشاشة للفولاذ الحديدي. تؤثر عناصر صناعة السبائك في الفولاذ منخفض الحرارة بشكل رئيسي على صلابة الفولاذ عند درجات الحرارة المنخفضة. واليوم سنقدم لكم مقدمة مفصلة:
C
تزداد درجة حرارة التحول الهشة للفولاذ بسرعة مع زيادة محتوى الكربون، ولكن أداء اللحام يتناقص. لذلك، يجب أن يقتصر محتوى الكربون في الفولاذ منخفض الحرارة على حوالي 0.2%.
المنغنيز
يمكن للمنجنيز أن يحسن بشكل كبير من صلابة الفولاذ ذو درجة الحرارة المنخفضة. يوجد المنغنيز بشكل أساسي في شكل محلول صلب وله وظيفة تقوية المحلول الصلب. بالإضافة إلى ذلك، المنغنيز هو عنصر يمتد منطقة الأوستينيت ويقلل من درجة حرارة تحول الطور (A1 و A3) لإنتاج حبيبات الفريت والبرليت الدقيقة والمطيلة، وبالتالي زيادة الحد الأقصى لطاقة التأثير وتقليل درجة حرارة التحول الهشة. لذلك، يجب أن تكون نسبة المنغنيز إلى الكربون 3 على الأقل، الأمر الذي لا يقلل فقط من درجة حرارة التحول الهشة للصلب، ولكن أيضًا يعوض الخواص الميكانيكية الناتجة عن انخفاض محتوى الكربون بسبب زيادة محتوى المنغنيز.
ني
يمكن للنيكل أن يقلل من ميل التحول الهش ودرجة حرارة الفولاذ. تزيد صلابة الفولاذ عند درجات الحرارة المنخفضة بمقدار 5 أضعاف صلابة النيكل والمنغنيز، في حين تنخفض درجة حرارة التحول الهشة بحوالي 10 درجات لكل زيادة بنسبة 1٪ في محتوى النيكل. ويرجع ذلك أساسًا إلى أن النيكل لا يتفاعل مع الكربون ويذوب في محلول صلب للتقوية.
يتسبب النيكل أيضًا في انتقال نقطة الانصهار من الفولاذ إلى الزاوية اليسرى السفلية، مما يقلل محتوى الكربون ودرجة حرارة انتقال الطور لنقطة الانصهار (A1 وA2). بالمقارنة مع الفولاذ الكربوني الذي يحتوي على نفس محتوى الكربون، يتم تقليل كمية الفريت وصقلها، وزيادة كمية البيرلايت (يحتوي الفولاذ الكربوني الأقدم على محتوى كربون أقل من الفولاذ الكربوني). أظهرت النتائج التجريبية أن السبب الرئيسي لتحسين صلابة النيكل عند درجات الحرارة المنخفضة هو وجود العديد من الانخلاعات المتحركة في فولاذ النيكل عند درجات الحرارة المنخفضة وأنها عرضة للانزلاق المتقاطع.
ف، S، تي، AS، SB، PB
عناصر مثل الفوسفور والكبريت والزرنيخ والقصدير والرصاص والأنتيمون لها آثار سلبية على صلابة الفولاذ منخفض الحرارة. إنها تنتج انفصالًا في الفولاذ وتقلل من المقاومة بين الحبيبات، مما يؤدي إلى شقوق هشة تنشأ عند حدود الحبوب وتمتد على طولها لإكمال الكسور. يمكن أن يزيد الفوسفور من قوة الفولاذ، ولكنه يزيد أيضًا من الهشاشة، وخاصة هشاشة درجات الحرارة المنخفضة، ويزيد بشكل كبير من درجة حرارة التحول الهشة. لذلك يجب أن يكون محتواها محدودًا للغاية.
H,O,N
هذه العناصر سوف تزيد من درجة حرارة التحول الهشة للصلب. يمكن تحسين صلابة الفولاذ عند درجات الحرارة المنخفضة باستخدام السيليكون والألمنيوم لإزالة الأكسدة وقتل الفولاذ، لكن السيليكون سيزيد من درجة حرارة التحول الهشة للصلب، لذلك يمكن للفولاذ المقتول بالألمنيوم الحصول على درجة حرارة انتقالية أقل هشاشة من الفولاذ المقتول بالسيليكون.
