1. Роль примесных и легирующих элементов на формирование структуры и свойств стальных отливок.

ЛЭ – элемент, специально вводимый в сталь для получения заданных характеристик, структуры, мех.и спец.свойств.

Все ЛЭ, которые присутствуют в стали, можно разделить на карбидообразующие и некарбидообразующие, которые растворяются в железе и уменьшают устойчивость Ц и карбидов др.элементов.

Также ЛЭ классифицируются по строению стомно-кристаллической решетки и по влиянию на положение критических точек железа.

По атомно-кристаллической решетке можно выделить следующие группы элементов: 1) с ГЦК – решеткой: Ni, Cu, Mn и др. Они способствуют формированию в структуре аустенита.; 2) с ОЦК – решеткой: Al, Si, Cr и др. Они стабилизируют в структуре стали феррит; 3) с ГП-решеткой: Ti, Zr, Co.

По влиянию на критические точки железа: 1) расширяющие γ-область (Ni, Cu, Mn, С); 2) сужающие (замыкающие) γ-область (Al, Si, V).

ЛЭ вызывают образование новых структурных составляющих и изменение свойств существующих фаз. Введением в сталь определенных элементов в заданных количествах можно добиться значительного улучшения имеющихся свойств и получения спец.свойств.

Например, Mn упрочняет феррит, повышает твердость и прочность стали.

Ni – повышает прочность Ф при одновременном сохранении пластичности; понижает Т мартенситного превращения, увеличивает прокаливаемость стали.

Cr – повышает устойчивость Ф, образует прочные карбиды, повышает прокаливаемость стали.

V – карбидо- и нитридообразующий элемент – способствует изменению структуры стали при кристаллизации вследствие ограничения роста аустенита. V и Мо повышают мех.свойства углеродистых сталей.

Примесные элементы: C, Si, Mn, S, P, O2, N2, H2.

С оказывает решающее влияние на формирование структуры и свойства конструкционных сталей. С увеличением содержания С возрастают прочностные, но снижаются пластические свойства сталей вследствие увеличения количества Ц в структуре. Одновременно с этим повышается Т перехода сталей от вязкого разрушения к хрупкому – порог хладноломкости.

Si входит в твердый раствор α-железа, значительно повышая предел текучести.

S практически не растворяется в γ-железе. Она образует FeS, входящий в эвтектику γ+ FeS с температурой плавления 988 ⁰С. Эвтектика в процессе кристаллизации стали располагается по границам зерен и при наличии небольших напряжений при усадке способствует межзеренному разрушению стали (красноломкость). Устранение: соотношение в стали Mn : S >(8-10).

Р полностью растворяется в Ф, повышая его прочностные и снижая пластические характеристики, и, тем не менее, он является нежелательной примесью, поскольку даже сотые его доли процента повышают Т перехода из вязкого состояния в хрупкоею

Газовые примеси: O2, N2, H2 – все они в той или иной форме растворимы в Ф. О2 практически полностью связан в оксиды FeO, SiO2, Al2O3, которые снижают мех.свойства стали. Азот может быть связан в нитриды. При превышении предела растворимости водорода и азота в сталях могут возникнуть газовые дефекты.