Els materials metàl·lics són els materials més utilitzats en la nostra vida quotidiana i la nostra indústria. Es divideix principalment en acer, ferro i metalls no-ferrosos, entre els quals l'acer és el material més utilitzat. El component principal de l'acer és el ferro, i la resta són elements d'aliatge afegits artificialment i diverses impureses. És precisament a causa de les diferents varietats d'aquests elements d'aliatge afegits. Les diferents quantitats formen una varietat d'acers, com ara l'acer al carboni normal, l'acer inoxidable, l'acer aliat, etc. Entre aquests elements afegits, el carboni C juga un paper molt important.
2.1 Elements químics comuns a l'acer:
El ferro (FE) representa la majoria de tot tipus d'acer. A més, sol contenir els següents elements (comunament coneguts com a elements d'aliatge en acer): C (carboni) Si (silici) Mn (manganès) P (fòsfor) s (sofre) i Cr (crom) Ni (níquel) Mo (molibdè) Ti (titani) V (vanadi), etc. En general, P i s són impureses. Com més baix sigui el contingut, millor serà la qualitat de l'acer.
2.2 Classificació de l'acer:
Segons la varietat d'elements d'aliatge afegits a l'acer, simplement podem dividir l'acer en tres categories: acer al carboni acer d'aliatge. acer inoxidable.
(1) acer al carboni: només hi ha cinc tipus d'elements d'aliatge: C, Si, Mn, P i S. segons el contingut d'impureses de P i s, es divideix en acer al carboni normal (P, s generalment inferior o igual al 0,040%) i acer al carboni excel·lent (P, s generalment inferior o igual al 0,03%)
Els tipus d'acer habituals són: acer al carboni pla: q215a Q235BF. Excel·lent acer al carboni: 20 #. 45 #. 16Mn, etc. Aquest tipus d'acer té una resistència i tenacitat mitjanes i no és resistent a la corrosió. Es pot utilitzar en ocasions amb requisits baixos i el cost més baix
(2) acer aliat: a més dels cinc elements continguts en l'acer al carboni, s'afegeixen menys del 10% de Cr, Mo, V i altres elements. Els tipus d'acer habituals són 15CrMo, 12Cr1MoV, 1Cr5Mo, etc. En comparació amb l'acer al carboni, l'acer aliat té una resistència més alta i una resistència a la temperatura més alta, però la seva resistència a la corrosió encara és pobra. Per tant, l'acer d'aliatge s'utilitza generalment en ocasions d'alta temperatura i alta pressió amb poca corrosió, com ara acer de caldera, transmissió de vapor calent a la central elèctrica, etc., i el cost d'ús és a un nivell mitjà.
(3) acer inoxidable: generalment a base d'acer al carboni Es fa afegint una alta proporció de Cr, Ni i altres aliatges, i la proporció de contingut pot arribar a més del 20%. Els graus d'acer habituals són 304304L, 321316l i 1Cr18Ni9Ti. Els primers graus d'acer expressats per números són els graus d'acer japonès i nord-americà, i l'últim (1Cr18Ni9Ti) és el grau d'acer domèstic. A continuació es pren la representació numèrica del grau d'acer com a exemple per il·lustrar la relació entre diversos components d'acer inoxidable: com a comprensió general i per a la comoditat de la memòria dels principiants, podem pensar que sí (però no molt precís):
304 ------ tipus d'acer bàsic, que només conté (C < 0,08%), Cr (~ 18%), Ni (~ 9%)
304L ---- 304 (C < 0,05%) de C ultra-con baix en carboni s'anomena 304L
321------- 304 + Ti(~0,5%)
316------- 304 + Mo(~2,5%)
316L - 316 de C ultra-baix en carboni (C < 0,05%) s'anomena 316L
L'índex de resistència i tenacitat de l'acer inoxidable és el millor entre tot tipus d'acers. El seu avantatge més distintiu és la resistència a la corrosió. L'acer inoxidable s'ha d'utilitzar en la fabricació de productes químics i de paper i altres ocasions corrosives. Per descomptat, el seu cost també és el més alt.
2.3. Les propietats de l'acer s'expressen de la següent manera:
El rendiment d'un acer s'ha de reflectir i expressar per alguns indicadors. Per a l'acer, normalment fem servir la seva composició química i propietats mecàniques per reflectir la seva qualitat i propietats. Les propietats mecàniques solen tenir tres indicadors:
Resistència a la tracció (σ b. TS): la màxima força de tracció externa que pot suportar el material quan es trenca.
Límit elàstic ( σ s. YS): la força de tracció externa mínima que pot suportar el material quan es produeix una deformació plàstica.
Elongació (ψ, EL): percentatge d'allargament del material en la direcció de la longitud després de trencar-se. Com més gran sigui aquest valor, millor serà la plasticitat del material. De vegades, el valor de duresa i el valor de resistència a l'impacte també s'utilitzen per reflectir les propietats del material.
Els nostres acers al carboni més comuns 20#, Q235 i estrangers SS400, SS41, st37, etc. Les seves propietats són molt properes, o bàsicament es poden substituir entre si. Els seus paràmetres rellevants són aproximadament els següents:
C:0,18-0,21% Si: 0,30% Mn:0,5% P,S 0,025%
TS: ~550Mpa YS: ~260Mpa EL: ~25%
2.4 Estructura i canvi d'acer
La raó per la qual l'acer té diferents propietats està en realitat relacionada amb l'estructura interna de l'acer. A través del microscopi, es pot veure que l'interior de l'acer està format per la superposició de molts blocs diferents com les cèl·lules. Després d'una observació acurada, aquests petits blocs en realitat pertanyen a diverses categories diferents. Normalment anomenem el mateix tipus de blocs petits que "fase" o "cos". Com acostumem a dir, l'austenita i la ferrita fan referència a les dues estructures més habituals en l'acer, és a dir, dues fases. Quines fases estan contingudes en un acer, la proporció de cada fase i la forma de la fase afecten directament les propietats de l'acer. En altres paraules, si el tipus, proporció i forma de la fase de l'acer canvien, les propietats de l'acer canviaran en conseqüència. Aleshores, quins factors han contribuït a aquests canvis al llarg dels anys? Òbviament, el canvi de composició de l'acer afectarà sens dubte el canvi de propietats de l'acer. Per a un determinat tipus d'acer amb composició fixa, com ara l'acer 20# o 304L, quan es deformen i es tracten tèrmicament, les seves propietats també canviaran. En resum, els principals factors que afecten les propietats de l'acer són la composició, la deformació i la temperatura.
2.5 Tractament tèrmic de l'acer:
Per tal que un acer aconsegueixi el millor rendiment que volem, la seva estructura interna ha d'estar estabilitzada en un estat estructural estable.
En molts casos, hem de tractar tèrmicament l'acer. Perquè molts dels nostres productes estan processats i deformats. Com s'ha esmentat anteriorment, la microestructura de l'acer deformat canviarà, és a dir, el rendiment de l'acer canviarà, i aquest canvi sovint no es vol. En aquest moment, hem de fer un tractament tèrmic per eliminar aquests canvis i recuperar les característiques originals de l'acer. Per descomptat, també tenim altres maneres de tractament tèrmic per altres consideracions.