Вплив домішок

У сталях завжди присутні домішки, які діляться на чотири групи. 1.^ Постійні домішки: кремній, марганець, сірка, фосфор.

Марганець і кремній вводяться в процесі виплавки сталі для розкислення, вони є технологічними домішками.

Зміст марганцю не перевищує 0,5...0,8%. Марганець підвищує міцність, не знижуючи пластичності, і різко знижує червоноламкість сталі, викликану впливом сірки. Він сприяє зменшенню змісту сульфіду заліза FeS, тому що утворює із сіркою сполуку сульфід марганцю MnS.

Зміст кремнію не перевищує 0,35...0,4%. Кремній, дегазуючи метал, підвищує щільність злитка. Кремній розчиняється у фериті й підвищує міцність сталі, особливо підвищується границя текучості. Але спостерігається деяке зниження пластичності, що знижує здатність сталі до витяжки.

Фосфор має схильність до ліквації, тому в центрі злитка окремі ділянки мають різко знижену в'язкість.

Червоноламкість – підвищення крихкості при високих температурах.

Сірка знижує механічні властивості, особливо ударну в'язкість, а також пластичність, і так само границю витривалості. Вона погіршує зварюваність і корозійну стійкість.

Дуже шкідливим є розчинений у сталі водень, що робить сталь значно крихкою. Він приводить до утворення в качаних заготівлях і куваннях флокенів.

Флокени – тонкі тріщини овальної або округлої форми, що мають у зламі вид плям – пластівців сріблистого кольору.

Вуглецеві сталі. Класифікація, маркування та призначення

Основною продукцією чорної металургії є сталь, при цьому приблизно 90% виготовляється вуглецевої сталі і 10% - легованої. Таким чином, основним металевим матеріалом промисловості є вуглецева сталь.

Вуглецева сталь - це сплав заліза з вуглецем та іншими постійними домішками, який містить до 2,14%С, тобто до складу сталі входять, крім заліза, вуглець і постійні домішки.

Вуглець - обов'язковий компонент сталей, який сильно впливає на властивості сталі. Зі збільшенням вмісту вуглецю змінюється структура сталі: при вмісті 0,8%С вона складається тільки з перліту; менше 0,8%С - з фериту і перліту; понад 0,8%С - з перліту і цементиту вторинного. Відповідно зі зміною структури змінюються властивості сталі. Збільшення вмісту вуглецю в сталі призводить до підвищення її міцності, твердості та зниження пластичності і в'язкості (рис.4.2). Такий вплив вуглецю на властивості сталі пояснюється гальмуванням цементитними включеннями руху дислокацій у фериті, а при збільшенні вмісту вуглецю в сталі збільшується кількість цементиту і, відповідно, підвищується його гальмівна роль. Однак границя міцності зростає до вмісту вуглецю 0,8…0,9%, а далі починає знижуватися. Це зниження міцності заевтектоїдних сталей є наслідком утворення цементитного прошарку навколо зерен перліту і підвищення крихкості сталі.

Ударна в'язкість сталі сильно залежить від кількості в ній фериту. При підвищенні вмісту вуглецю до 0,6% кількість фериту різко зменшується, що призводить до падіння ударної в'язкості нижче допустимого рівня для конструкційної сталі (0,3…0,4 МДж/м2). Саме тому умовна межа між конструкційними та інструментальними сталями за вмістом вуглецю становить 0,65%.

Вуглець впливає також на фізичні властивості сталі: зі збільшенням вмісту вуглецю в сталі знижуються її густина, теплопровідність, залишкова індукція, магнітна проникність, росте електричний опір і коерцитивна сила.

Для легування сталей

використовуються хром, марганець, нікель, вольфраму, ванадію, ніобію, титану та інші елементи. Невеликі добавки кадмію в мідь збільшують зносостійкість проводів, добавки цинку в мідь і бронзу - підвищують міцність, пластичність, корозійну стійкість.

Маркування легованих сталей

Марка легованої якісної сталі в Росії складається з поєднання букв і цифр, що позначають її хімічний склад. Легуючі елементи мають такі позначення: хром (Х), нікель (Н), марганець (Г), кремній (С), молібден (М), вольфрам (В), титан (Т), тантал (ТТ), алюміній (Ю) , ванадій (Ф), мідь (Д), бор (Р), кобальт (К), ніобій (Б), цирконій (Ц), селен (Е), рідкісноземельні метали (Ч). Цифра, що стоїть після букви, вказує на зміст легуючого елемента у відсотках. Якщо цифра не вказана, то легуючого елемента міститься 0,8-1,5%, за винятком молібдену і ванадію (вміст яких в солях зазвичай до 0.2-0.3%) А також бору (в сталі з буквою Р його має бути до 0.010% ). В конструкційних якісних легованих сталях дві перші цифри показують вміст вуглецю в сотих частках відсотка. [9]

Приклад: 03Х16Н15М3Б - високолегована якісна сталь, яка містить 0,03% C, 16% Cr, 15% Ni, до 3% Mo, до 1,0% Nb