Методические указания. Знание влияния углерода на свойства стали позволяет оценить надежность в работе

Знание влияния углерода на свойства стали позволяет оценить надежность в работе металлоизделий. По мере повышения содержания углерода возрастает прочность и твердость, но снижается пластичность и вязкость. Углерод повышает верхний порог хладноломкости, расширяя тем самым температурный интервал перехода стали в хрупкое состояние. Углерод изменяет технологические свойства стали. При увеличении его содержания снижается способность сталей деформироваться, затрудняется свариваемость.

Особое внимание уделите влиянию постоянных примесей на свойства легированных и специальных сталей и сплавов. Марганец – полезная примесь, вводится в сталь для раскисления и остается в ней в количестве 0,3…0,8%, уменьшая вредное влияние серы и кислорода. Сера – вредная примесь, вызывающая красноломкость стали – хрупкость при горячей обработке давлением. Фосфор – вредная примесь, вызывает хладноломкость – снижение вязкости по мере понижения температуры. Скрытые вредные примеси – кислород, азот, водород – снижают пластичность и повышают склонность стали к хрупкому разрушению. Кислородные включения способствуют красно- и хладноломкости. Повышенное содержание азота вызывает деформационное старение, сталь становится малопластичной. Необходимо обратит внимание, что хрупкость, обусловленная водородом, проявляется тем резче, чем выше прочность материала и наиболее сильное охрупчивание наблюдается в закаленных сталях с мартенситной структурой. Повышенное содержание водорода при выплавке стали может приводить к флокенам.

Влияние легирующих элементов на механические свойства стали после закалки на мартенсит и низкого отпуска определяется концентрацией углерода в мартенсите. Чем она выше, тем больше прочность и твердость, ниже ударная вязкость, выше склонность к хрупкому разрушению стали, карбидообразующие элементы (Cr, Mo, W, V) способствуют увеличению концентрации углерода в мартенсите, т.е. упрочнению. Некарбидообразующие элементы (Ni, Si, Cu, Co) снижают концентрацию углерода в мартенсите. Особенно активно действует никель, предупреждая излишнюю хрупкость мартенсита.

После закалки и высокого отпуска (улучшения) структура стали представляет собой сорбит – феррито-карбидную смесь с зернистой формой карбидной фазы. Высокие механические свойства сорбита обусловлены влиянием легирующих элементов на прочность феррита, а также дисперсность и количество карбидной фазы. Упрочнение феррита растет по мере увеличения концентрации растворенного легирующего элемента и различия в атомных радиусах железа и этого элемента.

Большинство легирующих элементов измельчают зерно, что способствует повышению работы развития трещины и снижению порога хладноломкости.

Дата добавления: 2015-07-08