低温鋼は、通常 {{0} 度以下で適用される鋼です。 低温鋼は結晶構造に基づいて、一般にフェライト低温鋼とオーステナイト低温鋼に分類できます。 フェライト系低温鋼は一般に、かなりの靭性、つまり脆性転移温度を持っています。 温度が特定の臨界値（または範囲）まで低下すると、靭性は突然低下します。 0.2%炭素鋼の衝撃値換算温度は約-20度です。 したがって、フェライト鋼はその転移温度以下で使用すべきではありません。 Mn や Ni などの合金元素を添加すると、格子間不純物を減らし、結晶粒を微細化し、第 2 相のサイズ、形状、分布を制御し、それによってフェライト鋼の靭性-脆性転移温度を下げることができます。 低温鋼の合金元素は主に鋼の低温靱性に影響を与えます。 今日は、詳しくご紹介します。
C
鋼の脆性転移温度は炭素含有量の増加とともに急速に上昇しますが、溶接性能は低下します。 したがって、低温鋼の炭素含有量は約 0.2% に制限する必要があります。
マンガン
マンガンは低温鋼の靭性を大幅に向上させることができます。 マンガンは主に固溶して存在し、固溶強化の働きを持っています。 さらに、マンガンはオーステナイトゾーンを拡張し、相変態温度（A1 および A3）を低下させて微細で延性のあるフェライトおよびパーライト粒子を生成し、それによって最大衝撃エネルギーを増加させ、脆性転移温度を低下させる元素です。 したがって、マンガンと炭素の比率は少なくとも 3 である必要があります。これにより、鋼の脆性転移温度が低下するだけでなく、マンガン含有量の増加による炭素含有量の減少によって引き起こされる機械的特性が補償されます。
ニ
ニッケルは鋼の脆性転移傾向と温度を下げることができます。 鋼の低温靱性はニッケルマンガンの 5 倍増加しますが、脆性転移温度はニッケル含有量が 1% 増加するごとに約 10 度低下します。 これは主に、ニッケルが炭素と反応せず、固溶して強化されるためである。
また、ニッケルは鋼の共晶点を左下隅に移動させ、炭素含有量と共晶点 (A1 および A2) の相転移温度を低下させます。 同じ炭素含有量の炭素鋼と比較して、フェライトの量を減らして精製し、パーライトの量を増やします（初期の炭素鋼は炭素鋼よりも炭素含有量が低くなります）。 実験結果によると、低温でニッケル靱性が向上する主な理由は、低温でニッケル鋼中に多くの可動転位が存在し、横滑りしやすいためです。
P、S、Ti、AS、SB、PB
リン、硫黄、ヒ素、錫、鉛、アンチモンなどの元素は、低温鋼の靭性に悪影響を及ぼします。 これらは鋼内に偏析を生成し、粒界抵抗を減少させ、その結果、粒界から脆性亀裂が発生し、粒界に沿って広がり、完全な破壊に至ります。 リンは鋼の強度を高めることができますが、同時に脆性、特に低温脆性を高め、脆性転移温度を大幅に上昇させます。 したがって、そのコンテンツは厳密に制限される必要があります。
H,O,N
これらの元素は鋼の脆化転移温度を上昇させます。 鋼の低温靱性は、シリコンとアルミニウムを使用して鋼を脱酸して死滅させることで改善できますが、シリコンは鋼の脆性転移温度を上昇させるため、アルミニウムキルド鋼はシリコンキルド鋼よりも低い脆性転移温度を得ることができます。
