1. تمایل شکننده را افزایش می دهد و دمای انتقال شکننده (DBTT) را افزایش می دهد.
نقش کربن: همانطور که درخلاصه 3وخلاصه 4افزایش محتوای کربن نقطه تسلیم و استحکام کششی فولاد را افزایش میدهد، اما انعطاف پذیری آن (مثلاً ازدیاد طول) و چقرمگی ضربه را به میزان قابل توجهی کاهش میدهد. در دماهای پایین، کربن تشکیل فازهای شکننده (مانند کاربیدهای درشت) را افزایش میدهد و تمایل به "دوقلوسازی تغییر شکل" را افزایش میدهد (یک عامل کلیدی در شکست شکننده، در خلاصه 4)، فولاد را مستعد شکست ناگهانی ترد تحت تنشهای کوچک میکند.
محدودیت کمی: برای کاهش این خطر، S355J0WP محتوای کربن را به شدت محدود می کندکمتر یا مساوی 0.12%(خلاصه 1 و 6). این بسیار کمتر از حد بالای 0.2٪ برای فولاد با دمای پایین عمومی (خلاصه 4) است و با روند جهانی استفاده از "کم- کربن (<0.15%)" materials for low-temperature resistance (Summary 4). By controlling carbon, the steel's ductile-brittle transition temperature (DBTT) is reduced, ensuring it maintains toughness even at near-0°C (consistent with the "J0" grade requirement for impact resistance at 0°C, per Summary 6).
2. سختی ضربهای در دمای پایین{0} را تضعیف میکند
مکانیسم: محتوای کربن بالا منجر به رسوب ذرات ریز کاربید (به عنوان مثال Fe3C) در مرزهای دانه می شود. در دماهای پایین، این کاربیدها به عنوان نقاط تمرکز تنش عمل میکنند و از تغییر شکل پلاستیکی ماتریس جلوگیری میکنند و باعث میشوند که ترکها به سرعت در طول بارگذاری ضربه شروع و منتشر شوند (خلاصه 3).
در تضاد با عناصر آلیاژی: در حالی که S355J0WP حاوی نیکل (Ni) و منگنز (Mn) برای بهبود چقرمگی در دمای پایین-(Ni باعث افزایش چقرمگی در -100 درجه یا کمتر میشود، منگنز دانهها را برای کاهش شکنندگی در خلاصههای 1 و 4 تصفیه میکند)، کربن بیش از حد این مزایا را جبران میکند. به عنوان مثال، حتی با 1.0-1.5٪ منگنز (خلاصه 1)، محتوای کربن بیش از 0.12٪ همچنان DBTT را افزایش می دهد و انرژی ضربه را به زیر آستانه مورد نیاز برای درجه J0 کاهش می دهد.
3. جوش پذیری را مختل می کند، به طور غیرمستقیم بر عملکرد اتصال در دمای پایین- تاثیر می گذارد
کنترل معادل کربن (CET).: همانطور که در مشخص شده استخلاصه 2(برای S355J0، ماده ای با خواص آلیاژی پایین مشابه)، کنترل محتوای کربن برای محدود کردن کربن معادل (CET کمتر یا مساوی 0.40٪) ضروری است، که از تشکیل مارتنزیت سخت و شکننده در منطقه تحت تأثیر گرما (HAZ) در طول جوشکاری جلوگیری می کند. برای S355J0WP، کمتر یا مساوی 0.12 درصد کربن محدودیت CET را تضمین میکند که از شکنندگی HAZ جلوگیری میکند و اطمینان میدهد که اتصال جوش داده شده چقرمگی را در دماهای پایین حفظ میکند (مطابق با الزامات "ساختارهای جوش داده شده" در خلاصه 6).
اجتناب از شکنندگی سرد: کربن بالا همچنین "شکنندگی سرد" فولاد را افزایش می دهد (خلاصه 3)-پدیده ای که در آن چقرمگی در دماهای پایین به شدت کاهش می یابد، به ویژه در مناطق جوش داده شده با تنش پسماند. طراحی کم کربن S355J0WP این خطر را به حداقل میرساند و تضمین میکند که کل ساختار (از جمله اتصالات) در محیطهای{5}در دمای پایین عملکرد پایداری دارد.
4. مقاومت در برابر خوردگی اتمسفر را کاهش می دهد، به طور غیرمستقیم دوام دمای پایین را به خطر می اندازد-
اثر منفی کربن: همانطور که درخلاصه 3، محتوای کربن بالا مقاومت در برابر خوردگی اتمسفر فولاد را کاهش می دهد-فولاد کربنی بالا-به راحتی در محوطه های باز زنگ می زند. در محیطهای با دمای پایین و رطوبت بالا (مثلاً مناطق ساحلی سرد)، لایههای زنگ میتوانند به دلیل انبساط/انقباض حرارتی ترک بخورند و ماتریکس را در معرض خوردگی بیشتر قرار دهند. این خوردگی سطح مقطع فولاد را ضعیف میکند و نقاط تمرکز تنش اضافی ایجاد میکند و باعث تسریع شکستگی-در دمای پایین میشود.
هم افزایی با عناصر آلیاژی: محتوای کربن کم (کمتر یا مساوی 0.12٪) به عناصر آلیاژی مانند مس (Cu) و کروم (Cr) اجازه می دهد تا به طور مؤثر عمل کنند (خلاصه 1): مس تشکیل یک لایه زنگ زدگی متراکم-خود محافظ را می دهد، در حالی که کروم لایه اکسید را تثبیت می کند. این تضمین میکند که فولاد هم مقاومت در برابر خوردگی و هم یکپارچگی مکانیکی را در محیطهای{4}در دمای پایین و خورنده حفظ میکند.
