Les matériaux métalliques sont les matériaux les plus utilisés dans notre vie quotidienne et dans notre industrie. Il est principalement divisé en acier, fer et métaux non ferreux, parmi lesquels l'acier est le matériau le plus utilisé. Le composant principal de l'acier est le fer, le reste étant constitué d'éléments d'alliage artificiellement ajoutés et de diverses impuretés. C'est précisément à cause des différentes variétés de ces éléments d'alliage ajoutés que différentes quantités forment une variété d'aciers, tels que l'acier au carbone ordinaire, l'acier inoxydable, l'acier allié, etc. Parmi ces éléments ajoutés, le carbone C joue un rôle très important.
2.1 éléments chimiques courants dans l'acier :
Le fer (FE) représente la majorité de tous les types d’acier. De plus, il contient généralement les éléments suivants (communément appelés éléments d'alliage dans l'acier) : C (carbone) Si (silicium) Mn (manganèse) P (phosphore) s (soufre) et Cr (chrome) Ni (nickel) Mo (molybdène) Ti (titane) V (vanadium), etc. En général, P et s sont des impuretés. Plus la teneur est faible, meilleure est la qualité de l'acier.
2.2 classification de l'acier :
Selon la variété des éléments d'alliage ajoutés à l'acier, nous pouvons simplement diviser l'acier en trois catégories : acier au carbone acier allié. acier inoxydable.
(1) acier au carbone : il n'existe que cinq types d'éléments d'alliage : C, Si, Mn, P et S. selon la teneur en impuretés de P et s, il est divisé en acier au carbone ordinaire (P, s généralement inférieur ou égal à 0,040 %) et excellent acier au carbone (P, s généralement inférieur ou égal à 0,03 %)
Les types d'acier courants sont : acier au carbone ordinaire : q215a Q235BF. Excellent acier au carbone : 20 #. 45 #. 16Mn, etc. Ce type d'acier a une résistance et une ténacité moyennes et n'est pas résistant à la corrosion. Il peut être utilisé dans des occasions avec de faibles exigences et le coût le plus bas
(2) acier allié : en plus des cinq éléments contenus dans l'acier au carbone, moins de 10 % de Cr, Mo, V et d'autres éléments sont ajoutés. Les types d'acier courants sont 15CrMo, 12Cr1MoV, 1Cr5Mo, etc. Par rapport à l'acier au carbone, l'acier allié a une résistance plus élevée et une résistance aux températures plus élevées, mais sa résistance à la corrosion est encore faible. Par conséquent, l'acier allié est généralement utilisé dans des situations à haute température et haute pression avec peu de corrosion, comme l'acier de chaudière, la transmission de vapeur chaude dans les centrales électriques, etc., et le coût d'utilisation est à un niveau moyen.
(3) acier inoxydable : généralement à base d'acier au carbone. Il est fabriqué en ajoutant une proportion élevée de Cr, Ni et d'autres alliages, et la proportion de teneur peut atteindre plus de 20 %. Les nuances d'acier courantes sont 304304L, 321316l et 1Cr18Ni9Ti. Les premières qualités d'acier exprimées en chiffres sont des qualités d'acier japonaises et américaines, et la dernière (1Cr18Ni9Ti) est une qualité d'acier nationale. Ce qui suit prend comme exemple la représentation numérique de la nuance d'acier pour illustrer la relation entre plusieurs composants en acier inoxydable : à titre de compréhension générale et pour la commodité de la mémoire des débutants, nous pouvons le penser (mais pas très précis) :
304 ------ type d'acier de base, contenant uniquement (C < 0,08 %), Cr (~ 18 %), Ni (~ 9 %)
Le 304L ---- 304 (C < 0,05 %) de C à ultra-faible teneur en carbone est appelé 304L
321------- 304 +Ti(~0,5 %)
316------- 304 + Mo(~2,5 %)
Le 316L - 316 de C à ultra-faible teneur en carbone (C < 0,05 %) est appelé 316L
L'indice de résistance et de ténacité de l'acier inoxydable est le meilleur parmi tous les types d'aciers. Son avantage le plus marquant est la résistance à la corrosion. L'acier inoxydable doit être utilisé dans la fabrication de produits chimiques et de papier et dans d'autres occasions corrosives. Bien entendu, son coût est également le plus élevé.
2.3. Les propriétés de l'acier s'expriment comme suit :
La performance d'un acier doit être reflétée et exprimée par certains indicateurs. Pour l'acier, nous utilisons généralement sa composition chimique et ses propriétés mécaniques pour refléter sa qualité et ses propriétés. Les propriétés mécaniques ont généralement trois indicateurs :
Résistance à la traction (σ b. TS) : force de traction externe maximale que le matériau peut supporter lorsqu'il est cassé.
Limite d'élasticité (σ s. YS) : la force de traction externe minimale que le matériau peut supporter lorsqu'une déformation plastique se produit.
Allongement (ψ, EL) : le pourcentage d'allongement du matériau dans le sens de la longueur après rupture. Plus cette valeur est élevée, meilleure est la plasticité du matériau. Parfois, la valeur de dureté et la valeur de ténacité aux chocs sont également utilisées pour refléter les propriétés du matériau.
Nos aciers au carbone les plus courants 20#, Q235 et SS400, SS41, st37, etc. étrangers, leurs propriétés sont très proches, ou ils peuvent essentiellement se remplacer. Leurs paramètres pertinents sont à peu près les suivants :
C : 0,18-0,21 % Si : 0,30 % Mn : 0,5 % P,S 0,025 %
TS : ~550Mpa YS : ~260Mpa EL : ~25 %
2.4 structure et changement d'acier
La raison pour laquelle l’acier a des propriétés différentes est en réalité liée à la structure interne de l’acier. Au microscope, on peut voir que l’intérieur de l’acier est formé par la superposition de nombreux petits blocs différents comme des cellules. Après une observation minutieuse, ces petits blocs appartiennent en réalité à plusieurs catégories différentes. Nous appelons généralement le même type de petits blocs une « phase » ou un « corps ». Comme on dit habituellement, l'austénite et la ferrite font référence aux deux structures les plus courantes dans l'acier, c'est-à-dire deux phases. Quelles phases sont contenues dans un acier, la proportion de chaque phase et la forme de la phase affectent directement les propriétés de l'acier. En d’autres termes, si le type, la proportion et la forme de la phase dans l’acier changent, les propriétés de l’acier changeront en conséquence. Alors, quels facteurs ont contribué à ces changements au fil des années ? De toute évidence, le changement dans la composition de l’acier affectera certainement le changement des propriétés de l’acier. Pour un certain type d'acier à composition fixe, comme l'acier 20# ou 304L, lorsqu'ils sont déformés et traités thermiquement, leurs propriétés changent également. En résumé, les principaux facteurs affectant les propriétés de l’acier sont la composition, la déformation et la température.
2.5 traitement thermique de l'acier :
Afin qu’un acier atteigne les meilleures performances souhaitées, sa structure interne doit être stabilisée dans un état structurel stable.
Dans de nombreux cas, nous devons traiter thermiquement l’acier. Parce que beaucoup de nos produits sont transformés et déformés. Comme mentionné ci-dessus, la microstructure de l'acier déformé va changer, c'est-à-dire que les performances de l'acier vont changer, et ce changement est souvent involontaire. A cette époque, nous devons procéder à un traitement thermique pour éliminer ces changements et restaurer les caractéristiques d'origine de l'acier. Bien entendu, nous disposons également d’autres méthodes de traitement thermique en raison d’autres considérations.
