Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей

Постоянными примесями в стали считают:

· полезные - марганец, кремний (попавшие в сталь при раскислении);

· вредные - фосфор, серу, а также газы (водород, азот, кислород).

Влияние содержания углерода на основные механические свойства стали показано на рис. 7.1. Увеличение содержания углерода приводит к повышению прочности и понижению пластичности.

Увеличение содержания углерода сверх 0,4% и уменьшение ниже 0,3% приводят к ухудшению обрабатываемости резанием. Увеличение со­держания углерода снижает технологическую пластичность стали при горячей и (в особенности) при холодной обработке давлением и ухудшает ее свариваемость - способность материалов образовывать неразъемные соединения с заданными свойствами. Увеличение содержания углерода повышает температуру порога хладноломкости (это температурный интервал перехода стали в хрупкое состояние) в среднем на 20°С на каждые 0,1% углерода.

Рис.7.1. Влияние содержание углерода на механические свойства стали

Сера является вредной примесью в стали, содержание ее в зависимости от качества стали не должно превышать 0,05%. Сера нерастворима в железе. С железом она образует химическое соединение - сульфид железа (FеS), плавящиеся при 988 С. Это явление называют красноломкостью и может проявляться при ковке или прокатке стали, с воз­никновением надрывов и трещин. Вредное влияние серы нейтрализуют введением марганца. Сера снижает пластичность, ударную вязкость и предел выносливости, ухудшают свариваемость и коррозионную стойкость.

Фосфор является вредной примесью в стали, и содержание его в зависимости от качества стали не должно превышать 0,08%. Растворяясь в феррите, фосфор сильно искажает и уплотняет его кристаллическую решетку. При этом увеличиваются пределы прочности и текучести сплава, но уменьшаются его пластичность и вязкость. Фосфор значительно повышает порог хладноломкости стали и увеличивает склонность сплава к ликвации. Однако фосфор повышает обрабатываемость резанием и в присутствии меди повышает сопротивление коррозии.

Газы (азот, водород, кислород) частично растворены в стали и присутствуют в виде хрупких неметаллических включений - оксидов и нитридов - меньше 0,008%. Примеси, концентрируясь по границам зерен в виде нитридов и оксидов, повышают порог хладноломкости, понижают предел выносливости и сопротивление хрупкому разрушению. Так, хрупкие оксиды при горячей обработке стали давлением не деформируются, а крошатся и разрыхляют металл.

Дата добавления: 2015-09-05