Czy potrafisz je rozpoznać jako 15 szczątkowych elementów ze stali?

Problem pozostałości pierwiastków w stali jest jednym z ważnych problemów przemysłu metalurgicznego. W procesie wytwarzania stali surowce (m.in. surówka, złom i żelazostopy) będą wprowadzać do pieca wiele zanieczyszczeń. Niektóre zanieczyszczenia można usunąć, ale niektóre zanieczyszczenia pozostaną w stali, które są zbiorczo określane jako elementy resztkowe.

Te pozostałości są jednym z głównych czynników powodujących niestabilność jakości stali. Niektóre pozostałości są łatwe do segregacji, nawet jeśli ich zawartość jest bardzo niska, będzie to miało silny negatywny wpływ na właściwości stali.

Na przykład, typowym przypadkiem jest pozostałość tytanu w stali łożyskowej. Ti łatwo reaguje z n, tworząc wtrącenia o dużej twardości, co znacznie wpływa na żywotność stali łożyskowej.

1. Klasyfikacja elementów resztkowych

Niektóre znane pierwiastki resztkowe w stali można podzielić na trzy kategorie w zależności od ich potencjału utleniającego, jak pokazano w poniższej tabeli. Są całkowicie zatrzymywane, częściowo zatrzymywane i rzadko zatrzymywane w procesie produkcji stali.

W powyższej tabeli potencjał utleniania pierwiastków pierwszej grupy jest niższy niż żelaza i nie uczestniczą one w reakcji utleniania podczas wytwarzania stali, a prawie wszystkie akumulują się w wyrobach stalowych. Potencjał utleniania drugiego rodzaju pierwiastków resztkowych jest zbliżony do żelaza. W procesie wytwarzania stali tylko część z nich jest usuwana w procesie utleniania, a stopień usunięcia związany jest z właściwościami samych pierwiastków. Potencjał utleniania trzeciego rodzaju pierwiastków jest wyższy niż żelaza. W procesie wydmuchiwania roztopionej stali są one najpierw utleniane do usuwanego żużla, a tylko niewielka ich część trafia do produktu. Dlatego w pierwszej i drugiej kategorii stali występuje tylko 15 pierwiastków. Wśród nich 8 elementów to elementy całkowicie zastrzeżone, a 7 elementów to elementy częściowo zastrzeżone.

2. Źródło pozostałości pierwiastków w stali

Chiny to kraj o dużej liczbie przerostowych rud żelaza, w tym V, Ti, P, as, Sn, Sb, re (pierwiastki ziem rzadkich) itp., które są przerabiane na stal podczas wytapiania. Oprócz pierwiastków resztkowych wprowadzonych do roztopionego żelaza przez pierwotną rudę żelaza, największym źródłem pierwiastków resztkowych w roztopionej stali jest złom stalowy

(1) Stal stopowa w złomie. Obecnie nie ma ekonomicznej i efektywnej technologii oddzielania stali stopowej od zwykłej stali węglowej, ale w niektórych stalach średnio- i wysokostopowych występuje wiele rodzajów pierwiastków stopowych. W recyklingu stali te pierwiastki stopowe wejdą do stali jako pierwiastki resztkowe;

(2) Powlekanie powierzchni lub powlekanie złomem stalowym. Wśród nich najbardziej problematyczna jest blacha cynowa, która trafia do recyklingu złomu jako pudło na puszki, a inne powłoki to miedź, nikiel i chrom; blacha ocynkowana jest również szeroko stosowana, ale cynk można zasadniczo usunąć w produkcji stali bez rozważenia; (3) metale nieżelazne zawinięte w złom. Najważniejszy jest złom stalowy, który zawiera kilka mikrosilników, głównym zanieczyszczeniem jest miedź. Na rynku największą zawartością pierwiastków resztkowych jest miedź, która pochodzi głównie ze złomu samochodowego do pieca stalowniczego. Szacuje się, że średnia zawartość miedzi w złomie stalowym wynosi około 0,3%, co zależy od źródła i udziału stali stopowej. Pozostałości sb i podobnie jak w stali pochodzą głównie z pierwotnej rudy żelaza. gdy złom zawierający te zanieczyszczenia jest poddawany recyklingowi, można go rozcieńczyć, ale jego pozostałości będą stopniowo gromadzić się w stali. Zawartość H i N w stali pochodzi głównie z atmosfery panującej w stalowni, a jej zawartość zależy głównie od różnego składu stali i procesu wytwarzania stali.

3. Segregacja elementów resztkowych w stali

Wiele elementów szczątkowych istnieje i odgrywa rolę w stali w postaci segregacji. Większość pierwiastków szczątkowych ma silną zdolność segregacji w stali; proces segregacji tych pierwiastków może zachodzić nie tylko w procesie krzepnięcia ciekłej stali, ale również w późniejszej przemianie fazy stałej, ale wymaga długiego czasu dyfuzji. Głównymi elementami segregacji w pionie wlewka są s, P i C, a następnie sb, N, as, h i Sn. Twardość tej części materiału jest wyższa niż innych części wlewka po segregacji. W porównaniu z segregacją przez krzepnięcie, pierwiastki resztkowe spowodują segregację na granicach ziaren podczas przemiany w fazie stałej lub ogrzewania. Na przykład druga kruchość odpuszczania stali jest spowodowana głównie segregacją na granicach ziaren P, Sn, as i sb.

4. Funkcja elementów resztkowych

① Osiem w pełni zachowanych elementów

Ni, Co, W i Mo mogą poprawić hartowność stali, które są korzystnymi pierwiastkami. Z jednej strony Cu może powodować kruchość miedzi podczas obróbki na gorąco w wysokiej temperaturze, ale z drugiej strony może poprawić odporność stali na korozję atmosferyczną; pierwiastki resztkowe Sn, as i Sb są pierwiastkami szkodliwymi, które nie tylko wzmacniają kruchość miedzi w stali, ale także prowadzą do kruchości drugiej odpuszczania stali stopowej; SN jest jednym z najbardziej szkodliwych pierwiastków resztkowych w stali, który może znacznie obniżyć właściwości mechaniczne stali i stopów w wysokich temperaturach.

② 7 częściowych elementów retencyjnych

C. Mn, s i P to konwencjonalne elementy sterujące; Cr może poprawić odporność stali na utlenianie, zwiększyć odporność na korozję i hartowność stali, ale także zwiększyć kruchość odpuszczania stali; n jest korzystne dla kontrolowania wielkości ziarna austenitu, ale może również powodować starzenie zgniotowe stali; hw stali jest rodzajem szkodliwego i szkodliwego pierwiastka, który prowadzi do białych plam i pęknięć w wysokowytrzymałej stali niskostopowej.