Niedertemperaturstahl ist Stahl, der normalerweise bei Temperaturen unter {{0}} Grad verwendet wird. Anhand der Kristallstruktur lassen sich Niedertemperaturstähle grundsätzlich in ferritische Niedertemperaturstähle und austenitische Niedertemperaturstähle einteilen. Ferritische Tieftemperaturstähle weisen im Allgemeinen eine erhebliche Zähigkeit, d. h. eine spröde Übergangstemperatur, auf. Wenn die Temperatur auf einen bestimmten kritischen Wert (oder Bereich) sinkt, nimmt die Zähigkeit plötzlich ab. Die Schlagwertumwandlungstemperatur von 0,2 % Kohlenstoffstahl beträgt etwa -20 Grad. Daher sollten ferritische Stähle nicht unterhalb ihrer Übergangstemperatur verwendet werden. Die Zugabe von Legierungselementen wie Mn und Ni kann interstitielle Verunreinigungen reduzieren, Körner verfeinern, die Größe, Form und Verteilung der zweiten Phase steuern und dadurch die Übergangstemperatur zwischen Zähigkeit und Sprödigkeit von ferritischem Stahl senken. Die Legierungselemente im Tieftemperaturstahl beeinflussen hauptsächlich die Tieftemperaturzähigkeit des Stahls. Heute geben wir Ihnen eine ausführliche Einführung:
C
Die Sprödübergangstemperatur von Stahl steigt mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt schnell an, die Schweißleistung nimmt jedoch ab. Daher sollte der Kohlenstoffgehalt von Tieftemperaturstahl auf etwa 0,2 % begrenzt werden.
Mangan
Mangan kann die Zähigkeit von Tieftemperaturstahl deutlich verbessern. Mangan liegt hauptsächlich in Form einer festen Lösung vor und hat die Funktion, die feste Lösung zu verstärken. Darüber hinaus ist Mangan ein Element, das die Austenitzone erweitert und die Phasenumwandlungstemperatur (A1 und A3) senkt, um feine und duktile Ferrit- und Perlitkörner zu erzeugen, wodurch die maximale Schlagenergie erhöht und die Sprödübergangstemperatur gesenkt wird. Daher sollte das Mangan-zu-Kohlenstoff-Verhältnis mindestens 3 betragen, was nicht nur die Sprödübergangstemperatur des Stahls senkt, sondern auch die mechanischen Eigenschaften ausgleicht, die durch den verringerten Kohlenstoffgehalt aufgrund des erhöhten Mangangehalts verursacht werden.
Ni
Nickel kann die Tendenz zum spröden Übergang und die Temperatur von Stahl verringern. Die Tieftemperaturzähigkeit von Stahl erhöht sich im Vergleich zu Nickel-Mangan um das Fünffache, während die Sprödigkeitsübergangstemperatur mit jedem Anstieg des Nickelgehalts um etwa 10 Grad abnimmt. Dies liegt hauptsächlich daran, dass Nickel nicht mit Kohlenstoff reagiert und sich zur Verstärkung in einer festen Lösung auflöst.
Nickel bewirkt außerdem, dass sich der eutektische Punkt des Stahls in die untere linke Ecke verschiebt, wodurch der Kohlenstoffgehalt und die Phasenübergangstemperatur des eutektischen Punktes (A1 und A2) sinken. Im Vergleich zu Kohlenstoffstahl mit dem gleichen Kohlenstoffgehalt wird die Menge an Ferrit reduziert und verfeinert und die Menge an Perlit erhöht (der früheste Kohlenstoffstahl hat einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt als Kohlenstoffstahl). Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass der Hauptgrund für die Verbesserung der Nickelzähigkeit bei niedrigen Temperaturen darin liegt, dass es bei niedrigen Temperaturen viele bewegliche Versetzungen im Nickelstahl gibt und diese zum Quergleiten neigen.
P,S,Ti,AS,SB,PB
Elemente wie Phosphor, Schwefel, Arsen, Zinn, Blei und Antimon wirken sich negativ auf die Zähigkeit von Tieftemperaturstählen aus. Sie führen zu Entmischungen im Stahl und vermindern den interkristallinen Widerstand, was zu Sprödrissen führt, die an den Korngrenzen entstehen und sich entlang dieser bis hin zu vollständigen Brüchen ausbreiten. Phosphor kann die Festigkeit von Stahl erhöhen, erhöht aber auch die Sprödigkeit, insbesondere die Tieftemperatursprödigkeit, und erhöht die Sprödigkeitsübergangstemperatur deutlich. Ihr Inhalt sollte daher streng begrenzt sein.
H,O,N
Diese Elemente erhöhen die Sprödübergangstemperatur des Stahls. Die Tieftemperaturzähigkeit von Stahl kann durch die Verwendung von Silizium und Aluminium zum Desoxidieren und Beruhigen von Stahl verbessert werden. Silizium erhöht jedoch die Sprödigkeitsübergangstemperatur von Stahl, sodass mit Aluminium beruhigter Stahl eine niedrigere Sprödigkeitsübergangstemperatur erreichen kann als mit Silizium beruhigter Stahl.
