1. Tăng xu hướng giòn và tăng nhiệt độ chuyển tiếp giòn (DBTT)
Vai trò của cacbon: Như được tóm tắt trongTóm tắt 3VàTóm tắt 4, sự gia tăng hàm lượng carbon sẽ nâng cao điểm chảy và độ bền kéo của thép nhưng làm giảm đáng kể độ dẻo (ví dụ: độ giãn dài) và độ bền va đập. Ở nhiệt độ thấp, carbon thúc đẩy sự hình thành các pha giòn (chẳng hạn như cacbua thô) và làm tăng xu hướng "biến dạng song đôi" (một yếu tố chính gây ra gãy giòn, theo Tóm tắt 4), làm cho thép dễ bị hỏng giòn đột ngột dưới áp lực nhỏ.
Ràng buộc về số lượng: Để giảm thiểu rủi ro này, S355J0WP giới hạn nghiêm ngặt hàm lượng carbon ở mứcNhỏ hơn hoặc bằng 0,12%(Tóm tắt 1 và 6). Con số này thấp hơn nhiều so với giới hạn trên 0,2% đối với thép có nhiệt độ-thấp nói chung (Tóm tắt 4) và phù hợp với xu hướng toàn cầu là sử dụng "cacbon-thấp (<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. Làm suy yếu độ bền tác động của nhiệt độ thấp-
Cơ chế: Hàm lượng carbon cao dẫn đến sự kết tủa của các hạt cacbua mịn (ví dụ Fe₃C) ở ranh giới hạt. Ở nhiệt độ thấp, các cacbua này hoạt động như các điểm tập trung ứng suất, ngăn ngừa biến dạng dẻo của ma trận và gây ra các vết nứt bắt đầu và lan truyền nhanh chóng trong quá trình tải va đập (Tóm tắt 3).
Tương phản với các nguyên tố hợp kim: Trong khi S355J0WP chứa niken (Ni) và mangan (Mn) để cải thiện độ bền-ở nhiệt độ thấp (Ni tăng cường độ dẻo dai ở -100 độ hoặc thấp hơn, Mn tinh chế ngũ cốc để giảm độ giòn, theo Tóm tắt 1 và 4), quá nhiều carbon sẽ bù đắp những lợi ích này. Ví dụ: ngay cả với 1,0–1,5% Mn (Tóm tắt 1), hàm lượng carbon vượt quá 0,12% vẫn sẽ làm tăng DBTT và giảm năng lượng va chạm xuống dưới ngưỡng yêu cầu đối với cấp J0.
3. Làm suy giảm khả năng hàn, ảnh hưởng gián tiếp đến hiệu suất của mối nối ở nhiệt độ thấp{0}}
Kiểm soát tương đương carbon (CET): Như đã nhấn mạnh ởTóm tắt 2(đối với S355J0, một vật liệu có đặc tính hợp kim thấp-tương tự), việc kiểm soát hàm lượng cacbon là rất quan trọng để hạn chế lượng cacbon tương đương (CET nhỏ hơn hoặc bằng 0,40%), giúp tránh sự hình thành martensite cứng, giòn trong vùng ảnh hưởng nhiệt-(HAZ) trong quá trình hàn. Đối với S355J0WP, giới hạn carbon Nhỏ hơn hoặc bằng 0,12% đảm bảo CET duy trì ở mức thấp, ngăn ngừa độ giòn HAZ và đảm bảo mối hàn duy trì độ bền ở nhiệt độ thấp (phù hợp với yêu cầu đối với "công trình hàn" trong Tóm tắt 6).
Tránh giòn lạnh: Carbon cao cũng làm tăng "độ giòn nguội" của thép (Tóm tắt 3)-một hiện tượng trong đó độ dẻo dai giảm mạnh ở nhiệt độ thấp, đặc biệt là ở các khu vực hàn có ứng suất dư. Thiết kế carbon thấp của S355J0WP giảm thiểu rủi ro này, đảm bảo toàn bộ cấu trúc (bao gồm cả các khớp nối) hoạt động ổn định trong môi trường-nhiệt độ thấp.
4. Giảm khả năng chống ăn mòn trong khí quyển, gián tiếp làm ảnh hưởng đến độ bền nhiệt độ thấp-
Tác động tiêu cực của carbon: Như đã lưu ý ởTóm tắt 3, hàm lượng cacbon cao làm giảm khả năng chống ăn mòn trong khí quyển của thép. Thép cacbon-cao-có hàm lượng cacbon cao dễ bị gỉ hơn ở các bãi đất trống. Trong môi trường-nhiệt độ thấp, độ ẩm-cao (ví dụ: vùng ven biển lạnh), các lớp rỉ sét có thể bị nứt do giãn nở/co lại nhiệt, khiến ma trận bị ăn mòn thêm. Sự ăn mòn này làm suy yếu mặt cắt ngang của thép-và tạo ra các điểm tập trung ứng suất bổ sung, đẩy nhanh quá trình gãy xương giòn ở nhiệt độ-thấp.
Sức mạnh tổng hợp với các yếu tố hợp kim: Hàm lượng carbon thấp ( Nhỏ hơn hoặc bằng 0,12%) cho phép các nguyên tố hợp kim như đồng (Cu) và crom (Cr) hoạt động hiệu quả (Tóm tắt 1): Cu thúc đẩy sự hình thành lớp rỉ sét dày đặc,-tự bảo vệ, trong khi Cr ổn định màng oxit. Điều này đảm bảo thép duy trì cả khả năng chống ăn mòn và tính toàn vẹn cơ học trong môi trường ăn mòn, nhiệt độ-thấp.
