Nízkoteplotní ocel je ocel obvykle aplikovaná pod {{0}} stupněm. Na základě krystalové struktury lze nízkoteplotní oceli obecně rozdělit na feritové nízkoteplotní oceli a austenitové nízkoteplotní oceli. Feritické nízkoteplotní oceli mají obecně významnou houževnatost, tj. křehkou přechodovou teplotu. Když teplota klesne na určitou kritickou hodnotu (nebo rozsah), houževnatost se náhle sníží. Teplota přeměny hodnoty rázu 0,2 % uhlíkové oceli je asi -20 stupně. Feritické oceli by proto neměly být používány pod teplotou jejich přechodu. Přidání legujících prvků, jako je Mn a Ni, může snížit intersticiální nečistoty, zjemnit zrna, řídit velikost, tvar a distribuci druhé fáze, čímž se sníží přechodová teplota houževnatosti-křehkost feritické oceli. Legující prvky v nízkoteplotní oceli ovlivňují především nízkoteplotní houževnatost oceli. Dnes vám dáme podrobný úvod:
C
Teplota křehkého přechodu oceli se rychle zvyšuje s rostoucím obsahem uhlíku, ale svařovací výkon klesá. Proto by měl být obsah uhlíku v nízkoteplotní oceli omezen na přibližně 0,2 %.
mangan
Mangan může výrazně zlepšit houževnatost nízkoteplotní oceli. Mangan existuje hlavně ve formě pevného roztoku a má funkci zpevňování pevného roztoku. Kromě toho je mangan prvkem, který rozšiřuje austenitickou zónu a snižuje teplotu fázové transformace (A1 a A3) za vzniku jemných a tvárných feritových a perlitových zrn, čímž se zvyšuje maximální energie nárazu a snižuje se teplota křehkého přechodu. Proto by měl být poměr manganu k uhlíku alespoň 3, což nejen snižuje teplotu křehkého přechodu oceli, ale také kompenzuje mechanické vlastnosti způsobené sníženým obsahem uhlíku v důsledku zvýšeného obsahu manganu.
Ni
Nikl může snížit sklon ke křehkému přechodu a teplotu oceli. Nízkoteplotní houževnatost oceli se zvyšuje 5krát oproti nikl-manganu, zatímco teplota křehkého přechodu klesá asi o 10 stupňů na každé 1% zvýšení obsahu niklu. Je to hlavně proto, že nikl nereaguje s uhlíkem a rozpouští se do tuhého roztoku pro zpevnění.
Nikl také způsobuje, že se eutektický bod oceli přesune do levého dolního rohu, čímž se sníží obsah uhlíku a teplota fázového přechodu eutektického bodu (A1 a A2). Ve srovnání s uhlíkovou ocelí se stejným obsahem uhlíku je množství feritu sníženo a zušlechtěno a množství perlitu zvýšeno (nejstarší uhlíková ocel má nižší obsah uhlíku než uhlíková ocel). Experimentální výsledky ukazují, že hlavním důvodem pro zlepšení houževnatosti niklu při nízkých teplotách je to, že v niklové oceli dochází při nízkých teplotách k mnoha pohyblivým dislokacím a jsou náchylné ke křížovému prokluzu.
P,S,Ti,AS,SB,PB
Prvky jako fosfor, síra, arsen, cín, olovo a antimon mají nepříznivý vliv na houževnatost nízkoteplotních ocelí. Produkují segregaci v oceli a snižují mezikrystalový odpor, což má za následek křehké trhliny vznikající na hranicích zrn a rozšiřující se podél nich až do úplných lomů. Fosfor může zvýšit pevnost oceli, ale také zvyšuje křehkost, zejména křehkost při nízkých teplotách, a výrazně zvyšuje teplotu křehkého přechodu. Jejich obsah by tedy měl být přísně omezen.
H,O,N
Tyto prvky zvýší teplotu křehkého přechodu oceli. Nízkoteplotní houževnatost oceli lze zlepšit použitím křemíku a hliníku k deoxidaci a usmrcení oceli, ale křemík zvýší teplotu křehkého přechodu oceli, takže hliníkem usmrcená ocel může získat nižší teplotu křehkého přechodu než křemíková ocel.
