Nizkotemperaturno jeklo je jeklo, ki se običajno uporablja pod {{0}} stopinjami. Glede na kristalno strukturo lahko nizkotemperaturna jekla na splošno razdelimo na feritna nizkotemperaturna jekla in avstenitna nizkotemperaturna jekla. Feritna nizkotemperaturna jekla imajo na splošno precejšnjo žilavost, to je temperaturo krhkega prehoda. Ko temperatura pade na določeno kritično vrednost (ali območje), se žilavost nenadoma zmanjša. Temperatura pretvorbe udarne vrednosti 0,2 % ogljikovega jekla je približno -20 stopinj. Zato se feritna jekla ne smejo uporabljati pod temperaturo prehoda. Dodatek legirnih elementov, kot sta Mn in Ni, lahko zmanjša intersticijske nečistoče, prečisti zrna, nadzoruje velikost, obliko in porazdelitev druge faze, s čimer zmanjša temperaturo prehoda žilavost-krhkost feritnega jekla. Legirni elementi v nizkotemperaturnem jeklu vplivajo predvsem na nizkotemperaturno žilavost jekla. Danes vam bomo podrobno predstavili:
C
Temperatura krhkega prehoda jekla se hitro poveča s povečanjem vsebnosti ogljika, vendar se učinkovitost varjenja zmanjša. Zato mora biti vsebnost ogljika v nizkotemperaturnem jeklu omejena na približno 0,2 %.
mangan
Mangan lahko bistveno izboljša žilavost nizkotemperaturnega jekla. Mangan obstaja predvsem v obliki trdne raztopine in ima funkcijo krepitve trdne raztopine. Poleg tega je mangan element, ki razširi območje avstenita in zmanjša temperaturo fazne transformacije (A1 in A3), da se proizvedejo fina in duktilna feritna in perlitna zrna, s čimer se poveča največja udarna energija in zmanjša temperatura krhkega prehoda. Zato mora biti razmerje med manganom in ogljikom vsaj 3, kar ne le zmanjša temperaturo krhkega prehoda jekla, temveč tudi kompenzira mehanske lastnosti, ki jih povzroča zmanjšana vsebnost ogljika zaradi povečane vsebnosti mangana.
Ni
Nikelj lahko zmanjša nagnjenost k krhkemu prehodu in temperaturo jekla. Nizkotemperaturna žilavost jekla se poveča za 5-krat v primerjavi z nikelj-manganom, medtem ko se temperatura krhkega prehoda zmanjša za približno 10 stopinj za vsak 1-odstotni porast vsebnosti niklja. To je predvsem zato, ker nikelj ne reagira z ogljikom in se raztopi v trdni raztopini za utrjevanje.
Nikelj tudi povzroči, da se evtektična točka jekla premakne v spodnji levi kot, kar zmanjša vsebnost ogljika in temperaturo faznega prehoda evtektične točke (A1 in A2). V primerjavi z ogljikovim jeklom z enako vsebnostjo ogljika je količina ferita zmanjšana in prečiščena, količina perlita pa povečana (najzgodnejše ogljikovo jeklo ima nižjo vsebnost ogljika kot ogljikovo jeklo). Eksperimentalni rezultati kažejo, da je glavni razlog za izboljšanje žilavosti niklja pri nizkih temperaturah ta, da je v nikljevem jeklu pri nizkih temperaturah veliko premičnih dislokacij in so nagnjene k navzkrižnemu zdrsu.
P,S,Ti,AS,SB,PB
Elementi, kot so fosfor, žveplo, arzen, kositer, svinec in antimon, negativno vplivajo na žilavost nizkotemperaturnih jekel. Povzročajo segregacijo v jeklu in zmanjšujejo medkristalni upor, kar ima za posledico krhke razpoke, ki izvirajo na mejah zrn in segajo vzdolž njih do popolnih zlomov. Fosfor lahko poveča trdnost jekla, poveča pa tudi krhkost, zlasti krhkost pri nizkih temperaturah, in znatno poveča temperaturo prehoda krhkosti. Zato mora biti njihova vsebina strogo omejena.
H,O,N
Ti elementi bodo povečali temperaturo krhkega prehoda jekla. Nizkotemperaturno žilavost jekla je mogoče izboljšati z uporabo silicija in aluminija za deoksidacijo in ubijanje jekla, vendar bo silicij zvišal temperaturo krhkega prehoda jekla, zato lahko jeklo, uničeno z aluminijem, doseže nižjo temperaturo prehoda v krhkost kot jeklo, uničeno s silicijem.
