องค์ประกอบของเหล็ก

ส่วนประกอบหลักขององค์ประกอบเหล็กมีดังนี้:

1. คาร์บอน (C): ปริมาณคาร์บอนของเหล็กเพิ่มขึ้น จุดครากและความต้านทานแรงดึงเพิ่มขึ้น แต่ความเป็นพลาสติกและแรงกระแทกลดลง เมื่อปริมาณคาร์บอนเกิน 0.23 เปอร์เซ็นต์ ประสิทธิภาพการเชื่อมของเหล็กจะลดลง ดังนั้นปริมาณคาร์บอนของเหล็กโครงสร้างที่มีโลหะผสมต่ำสำหรับการเชื่อมโดยทั่วไปจะไม่เกิน 0.20 เปอร์เซ็นต์ ปริมาณคาร์บอนสูงจะยังลดความต้านทานการกัดกร่อนของบรรยากาศของเหล็ก เหล็กกล้าคาร์บอนสูงในฟิลด์เปิดเป็นสนิมง่าย นอกจากนี้ คาร์บอนยังสามารถเพิ่มความเปราะเย็นและความไวต่ออายุของเหล็กได้อีกด้วย

2. ซิลิกอน (Si): ซิลิคอนถูกเติมเป็นตัวรีดิวซ์และตัวขจัดออกซิไดซ์ในกระบวนการทำเหล็ก ดังนั้นเหล็กกดประสาทจึงมีซิลิกอน 0.15-0.30 เปอร์เซ็นต์ ซิลิคอนถือเป็นองค์ประกอบโลหะผสมหากเหล็กมีซิลิกอนมากกว่า 0.50 ถึง 0.60 เปอร์เซ็นต์ ซิลิคอนสามารถเพิ่มขีดจำกัดความยืดหยุ่น จุดคราก และความต้านทานแรงดึงของเหล็กได้อย่างมาก ดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะเหล็กสปริง การเพิ่มซิลิกอน 1.0-1.2 เปอร์เซ็นต์ให้กับเหล็กโครงสร้างที่ผ่านการชุบแข็งและอบด้วยความร้อนสามารถเพิ่มความแข็งแรงได้ 15-20 เปอร์เซ็นต์ การรวมกันของซิลิกอนและโมลิบดีนัม ทังสเตน โครเมียม ฯลฯ มีผลในการปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานการเกิดออกซิเดชัน และสามารถทำเหล็กทนความร้อนได้ เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำที่มีซิลิกอน 1-4 เปอร์เซ็นต์ มีการนำแม่เหล็กสูงมาก ใช้ในอุตสาหกรรมไฟฟ้าเป็นแผ่นเหล็กซิลิกอน การเพิ่มขึ้นของซิลิกอนจะลดประสิทธิภาพการเชื่อมของเหล็ก

3. แมงกานีส (Mn): ในกระบวนการทำเหล็ก แมงกานีสเป็นสารกำจัดออกซิไดซ์และขจัดซัลเฟตที่ดี เหล็กกล้าทั่วไปประกอบด้วยแมงกานีส 0.30-0.50 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเพิ่มเหล็กกล้าคาร์บอนมากกว่าร้อยละ 0.70 แม้ว่า "เหล็กแมงกานีส" เหล็กปริมาณทั่วไปของเหล็กไม่เพียงมีความเหนียวเพียงพอ แต่ยัง มีความแข็งแรงและความแข็งสูงขึ้น ปรับปรุง quenchability ของเหล็ก ปรับปรุงร้อน ประสิทธิภาพการทำงานของเหล็ก เช่น เหล็กกล้า 16 ล้านสูงกว่าจุดให้ผลผลิต A3 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์ แมงกานีส 11-14 เปอร์เซ็นต์ เหล็กกล้าที่มีความทนทานต่อการสึกหรอสูงมาก ใช้สำหรับถังขุด ซับในโรงสีลูก ฯลฯ การเพิ่มขึ้นของแมงกานีสจะทำให้ความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กลดลง และลดประสิทธิภาพการเชื่อม

4. ฟอสฟอรัส (P): โดยทั่วไป ฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบที่เป็นอันตรายในเหล็ก เพิ่มความเปราะบางของเหล็ก ทำให้ประสิทธิภาพการเชื่อมไม่ดี ลดปั้น ทำให้ประสิทธิภาพการดัดเย็นไม่ดี ดังนั้น ปริมาณฟอสฟอรัสในเหล็กมักจะต้องน้อยกว่า 0.045 เปอร์เซ็นต์ และเหล็กคุณภาพสูงจะต้องต่ำกว่า

5. กำมะถัน (S): กำมะถันมักจะเป็นองค์ประกอบที่เป็นอันตราย ทำให้เหล็กร้อนเปราะ ลดความเหนียวและความเหนียวของเหล็ก และทำให้เกิดรอยแตกระหว่างการตีขึ้นรูปและการรีด กำมะถันยังเป็นอันตรายต่อประสิทธิภาพการเชื่อมและลดความต้านทานการกัดกร่อน ดังนั้น ปริมาณกำมะถันมักจะน้อยกว่า 0055 เปอร์เซ็นต์ และเหล็กคุณภาพสูงจะต้องน้อยกว่า 0.040 เปอร์เซ็นต์ การเพิ่มกำมะถัน 0.08-0.20 เปอร์เซ็นต์ให้กับเหล็กสามารถปรับปรุงความสามารถในการแปรรูป ซึ่งมักเรียกว่าเหล็กตัดอิสระ

6. โครเมียม (Cr): ในเหล็กกล้าโครงสร้างและเครื่องมือ โครเมียมสามารถปรับปรุงความแข็งแรง ความแข็ง และความต้านทานการสึกหรอได้อย่างมาก แต่ในขณะเดียวกันก็ช่วยลดความเป็นพลาสติกและความเหนียว โครเมียมสามารถปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชันและความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็ก ดังนั้นจึงเป็นองค์ประกอบโลหะผสมที่สำคัญของเหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กทนความร้อน

7. นิกเกิล (Ni): นิกเกิลสามารถปรับปรุงความแข็งแรงของเหล็ก และรักษาความเป็นพลาสติกและความเหนียวที่ดี นิกเกิลมีความต้านทานการกัดกร่อนสูงต่อกรดและด่าง ทนต่อการเกิดสนิมและทนความร้อนที่อุณหภูมิสูง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากนิกเกิลเป็นทรัพยากรที่หายาก จึงควรใช้องค์ประกอบโลหะผสมอื่นๆ แทนเหล็กกล้านิกเกิลโครเมียม

8. โมลิบดีนัม (โม): โมลิบดีนัมสามารถทำให้เม็ดเหล็กกลั่น ปรับปรุงการชุบแข็งและประสิทธิภาพความร้อน ที่อุณหภูมิสูงเพื่อรักษาความแข็งแรงเพียงพอและความสามารถในการป้องกันการคืบ (ความเครียดระยะยาวที่อุณหภูมิสูง การเสียรูป เรียกว่าคืบ) คุณสมบัติทางกลของเหล็กโครงสร้างสามารถปรับปรุงได้โดยการเพิ่มโมลิบดีนัม นอกจากนี้ยังสามารถยับยั้งความเปราะบางของโลหะผสมเหล็กที่เกิดจากไฟ สามารถปรับปรุงรอยแดงในเหล็กกล้าเครื่องมือได้

9. ไททาเนียม (Ti): ไททาเนียมเป็นตัวขจัดออกซิไดซ์ที่แรงในเหล็ก มันสามารถทำให้โครงสร้างภายในของเหล็กกระชับ และปรับแต่งแรงเกรน ลดความไวของเวลาและความเปราะบางเย็น ปรับปรุงประสิทธิภาพการเชื่อม สามารถหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนตามขอบเกรนได้โดยการเพิ่มไททาเนียมที่เหมาะสมลงในเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก Cr 18 Ni 9

10. วาเนเดียม (V): วาเนเดียมเป็นสารขจัดออกซิไดซ์ของเหล็กที่ดีเยี่ยม การเพิ่มวาเนเดียม 0.5 เปอร์เซ็นต์ลงในเหล็กสามารถขัดเกลาเกรนที่มีโครงสร้างจุลภาค ปรับปรุงความแข็งแรงและความเหนียว คาร์ไบด์ที่เกิดจากวาเนเดียมและคาร์บอนสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของไฮโดรเจนภายใต้อุณหภูมิและความดันสูง

11.ทังสเตน (W): ทังสเตนมีจุดหลอมเหลวสูงและเป็นองค์ประกอบโลหะผสมที่มีค่า ทังสเตนคาร์ไบด์ที่เกิดจากทังสเตนและคาร์บอนมีความแข็งสูงและทนต่อการสึกหรอ การเพิ่มทังสเตนลงในเหล็กกล้าเครื่องมือสามารถปรับปรุงความแข็งแกร่งของสีแดงและความแข็งแรงทางความร้อนได้อย่างมาก ซึ่งสามารถใช้เป็นเครื่องมือตัดและแม่พิมพ์ขึ้นรูป

12.ไนโอเบียม (Nb): ไนโอเบียมสามารถขัดเกลาเมล็ดพืชและลดความไวต่อความร้อนสูงเกินไปและความเปราะบางของเหล็กในการแบ่งเบาบรรเทา ปรับปรุงความแข็งแรง แต่ความเป็นพลาสติกและความเหนียวลดลง การเพิ่มไนโอเบียมในเหล็กกล้าผสมต่ำทั่วไปสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศและการกัดกร่อนของไฮโดรเจน ไนโตรเจน และแอมโมเนียที่อุณหภูมิสูง ไนโอเบียมสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการเชื่อม สามารถป้องกันการกัดกร่อนตามขอบเกรนได้โดยการเพิ่มไนโอเบียมลงในเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก

13.โคบอลต์ (Co): โคบอลต์เป็นโลหะมีค่าหายาก ส่วนใหญ่ใช้ในเหล็กและโลหะผสมพิเศษ เช่น เหล็กร้อนและวัสดุแม่เหล็ก

14. ทองแดง (Cu): เหล็กที่กลั่นจากแร่ Daye ที่ WisCO มักประกอบด้วยทองแดง ทองแดงสามารถปรับปรุงความแข็งแรงและความเหนียว โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศ ข้อเสียคือง่ายต่อการทำให้เกิดการแตกร้าวแบบร้อนในระหว่างการตัดเฉือนที่ร้อน และความเป็นพลาสติกจะลดลงอย่างมากเมื่อปริมาณทองแดงเกิน 0.5 เปอร์เซ็นต์ เมื่อปริมาณทองแดงน้อยกว่า 0.50 เปอร์เซ็นต์ จะไม่มีผลต่อความสามารถในการเชื่อม

15. อลูมิเนียม (Al): อะลูมิเนียมเป็นสารขจัดออกซิไดซ์ที่ใช้กันทั่วไปในเหล็ก การเพิ่มอะลูมิเนียมลงในเหล็กเพียงเล็กน้อยสามารถขัดเกลาเกรนและปรับปรุงความทนทานต่อแรงกระแทกได้ เช่น เหล็กกล้า 08Al สำหรับแผ่นดึงขึ้นรูปลึก อลูมิเนียมยังมีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อน อลูมิเนียมผสมกับโครเมียมและซิลิกอนสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการป้องกันการลอกที่อุณหภูมิสูงและความต้านทานการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงของเหล็กได้อย่างมีนัยสำคัญ ข้อเสียของอะลูมิเนียมคือจะส่งผลต่อคุณสมบัติการทำงานที่ร้อน การเชื่อม และการตัดของเหล็ก

16.โบรอน (B): การเพิ่มปริมาณโบรอนลงในเหล็กสามารถปรับปรุงคุณสมบัติความหนาแน่นและการรีดร้อนของเหล็ก และปรับปรุงความแข็งแรง

17. ไนโตรเจน (N): ไนโตรเจนสามารถปรับปรุงความแข็งแรงของเหล็ก ความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำและการเชื่อม เพิ่มความไวต่อริ้วรอย

18. ธาตุแรร์เอิร์ธ (Xt): ธาตุแรร์เอิร์ธ หมายถึง แลนทาไนด์ 15 ชนิดที่มีเลขอะตอม 57-71 ในตารางธาตุ ธาตุเหล่านี้เป็นโลหะทั้งหมด แต่ออกไซด์ของพวกมันดูเหมือนดิน ดังนั้นจึงเรียกว่าแรร์เอิร์ธ การเพิ่มธาตุหายากเป็นเหล็กสามารถเปลี่ยนองค์ประกอบ สัณฐานวิทยา การกระจาย และคุณสมบัติของการรวมตัวในเหล็ก ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณสมบัติต่างๆ ของเหล็ก เช่น ความเหนียว ความสามารถในการเชื่อม และประสิทธิภาพการทำงานที่เย็น สามารถปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอของเหล็กคันไถได้โดยการเพิ่มธาตุหายาก