องค์ประกอบของS355J0WP(เหล็กโครงสร้างที่ทนต่อสภาพดินฟ้าอากาศตามมาตรฐาน EN 10025-5) ได้รับความสมดุลอย่างระมัดระวังในการส่งมอบความเหนียวทนต่อแรงกระแทกที่อุณหภูมิต่ำได้ดี(ขั้นต่ำ27 J ที่ 0 องศาสำหรับเกรด J0) โดยยังคงรักษาความแข็งแรงสูงและทนต่อการกัดกร่อนในบรรยากาศ ด้านล่างนี้คือรายละเอียดว่าองค์ประกอบหลักแต่ละองค์ประกอบส่งผลต่อความทนทานที่อุณหภูมิต่ำอย่างไร:
1. คาร์บอน (C): น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.12 % (ควบคุมอย่างเข้มงวด)
ผล: คาร์บอนเป็นธาตุเสริมหลักแต่ส่วนเกิน C จะช่วยลดความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำลงอย่างมากโดยการส่งเสริมโครงสร้างจุลภาคที่แข็งและเปราะ (เพิร์ลไลต์ มาร์เทนไซต์) และเพิ่มอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านแบบเหนียวไปเป็นเปราะ (DBTT)
ทางเลือกการออกแบบ: คต่ำ (< 0.12 %) minimizes embrittlement, preserves ductility, and improves weldability-critical for maintaining toughness in thick sections and welded joints.
2. แมงกานีส (Mn): 0.50–1.50 %
ผล: มีประโยชน์อย่างยิ่งเพื่อความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ
มนขัดเกลาเม็ดเฟอร์ไรต์และยับยั้งการเกิดมุกหยาบ
มันต่อต้านกำมะถันที่เป็นอันตรายโดยการสร้างการรวม MnS (แทน FeS) ซึ่งจะช่วยลดภาวะขาดความร้อนและเพิ่มความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ
Mn จะลด DBTT และเพิ่มพลังงานกระแทกที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์
การแลกเปลี่ยน: Too high Mn (>1.6 %) สามารถเพิ่มความสามารถในการชุบแข็งและความเสี่ยงของโครงสร้างแถบสี ซึ่งอาจลดความเหนียวลง
3. ซิลิคอน (Si): 0.25–0.75 %
ผล: Si ปานกลางช่วยกำจัดออกซิเดชั่นและเสริมความแข็งแกร่งให้เมทริกซ์ผ่านการชุบแข็งสารละลายของแข็ง
ผลกระทบความเหนียว: เป็นกลางถึงลบเล็กน้อยที่อุณหภูมิต่ำ
Excess Si (>0.8 %) ส่งเสริมเฟอร์ไรต์เปราะและสามารถเพิ่ม DBTT
S355J0WP จำกัด Si ให้อยู่ในช่วงแคบเพื่อสร้างสมดุลระหว่างความแข็งแกร่งและความแข็งแกร่ง
4. ฟอสฟอรัส (P): 0.06–0.15 % (เฉพาะเหล็กผุกร่อน)
ผล: ป คือ กองค์ประกอบการผุกร่อนที่สำคัญที่เร่งการก่อตัวของคราบป้องกัน ( ‑FeOOH)
เสี่ยงต่อความเหนียว: เกิดการเปราะอย่างแรงที่อุณหภูมิต่ำ.
P แยกตามขอบเขตของเกรน ลดการเกาะกันตามขอบเกรน และทำให้ DBTT เพิ่มขึ้นอย่างมาก.
S355J0WP ใช้ควบคุมระดับ P(สูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดาแต่ต่อยอด) เพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนสูงสุดโดยไม่สูญเสียความเหนียวอย่างรุนแรง
5. ซัลเฟอร์ (S): น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.030 % (จำกัดอย่างเคร่งครัด)
ผล: มีผลเสียอย่างมากสู่ความแกร่ง
แบบฟอร์ม Sการรวม MnS ที่ยืดเยื้อที่ทำหน้าที่เป็นตัวเริ่มต้นการแคร็กภายใต้แรงกระแทก โดยเฉพาะที่อุณหภูมิต่ำ
มันทำให้เกิดความสั้นที่ร้อนแรงและลดความเหนียวตามขวาง
ควบคุม: S จะถูกเก็บไว้น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.03 % (มักจะน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.02 % ในทางปฏิบัติ) เพื่อลดความเสียหายที่รวมอยู่ให้เหลือน้อยที่สุด
6. ทองแดง (Cu) : 0.25–0.55 %
ผล: องค์ประกอบการผุกร่อนเบื้องต้น ก่อให้เกิดชั้นสนิมที่หนาแน่นและเกาะติดกัน
ผลกระทบความเหนียว: โดยทั่วไปเป็นกลางหรือมีประโยชน์เล็กน้อย.
Cu ไม่เปราะที่อุณหภูมิต่ำและสามารถปรับโครงสร้างจุลภาคได้
ช่วยเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อนโดยไม่ลดความเหนียวในช่วงที่กำหนด
7. โครเมียม (Cr): 0.30–1.25 %
ผล: ช่วยเพิ่มความต้านทานต่อสภาพอากาศและรักษาคราบที่ป้องกันให้คงที่
ผลกระทบความเหนียว: เชิงบวกเล็กน้อยในระดับต่ำ
Cr ขัดเกลาเกรนและเสริมความแข็งแกร่งให้กับเมทริกซ์โดยไม่เกิดการเปราะอย่างมีนัยสำคัญในช่วงของ S355J0WP
Excess Cr (>1.5 %) สามารถเพิ่มความสามารถในการชุบแข็งและความเสี่ยงของเฟสเปราะ
8. นิกเกิล (Ni): น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.65 % (ไม่จำเป็นแต่เติมบ่อย)
ผล: องค์ประกอบโลหะผสมที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการปรับปรุงความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ.
นิลด DBTT ลงอย่างมากเพิ่มพลังงานกระแทกที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์ และทำให้เฟสเฟอร์ไรต์มีความเสถียรต่อการเปราะ
นอกจากนี้ยังเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม/ชายฝั่งอีกด้วย
บทบาทใน S355J0WP: รวม Ni ไว้เพื่อลดผลกระทบจากการเปราะของฟอสฟอรัส และรับประกันว่าเหล็กมีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดด้านความเหนียว J0 (0 องศา )
9. ไมโครอัลลอยด์ (Nb, V, Ti, Al): ระดับการติดตาม
ผล: เป็นบวกอย่างแรงเพื่อความแกร่งผ่านทางการปรับแต่งเกรน.
อัลจะกำจัดออกซิไดซ์และสร้าง AlN เพื่อตรึงเมล็ดออสเทนไนต์
Nb, V, Ti ก่อตัวเป็นคาร์ไบด์/ไนไตรด์ละเอียดที่ป้องกันการเจริญเติบโตของเกรนในระหว่างการรีดร้อน ทำให้เกิดโครงสร้างจุลภาคเฟอร์ไรต์-เพิร์ลไลต์ที่ละเอียดและสม่ำเสมอ-ปัจจัยเดียวที่สำคัญที่สุดสำหรับความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำที่ดี.
