Углеродистые стали — структура, свойства, применение;
Углеродистые стали - это сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14 % углерода при малом содержании других элементов. Они обладают высокой пластичностью и хорошо деформируются.
Классификация:
1) По структуре
- доэвтектоидные (менее 0,8% С)
- эвтектоидные (0,8% С)
- заэвтектоидные (С более 0,8%)
2) По способу получения
- кислородно-конвертерные
- электроплавка
- мартеновские
3) По степени раскисления
- кипящие
- полуспокойные
- спокойные
4) По качеству (определяется содержанием вредных примесей в стали)
- обыкновенного качества
- конструкционное
- высококачественные
5) По содержанию углерода
- малоулеродные(С≤0.24%)
-среднеуглеродные(0.24≤С≤0.5%)
С увеличением углерода в структуре стали растет содержание цементита. При содержании до 0,8 % С сталь состоит из феррита и перлита, при содержании более 0,8 % С в структуре стали, кроме перлита, появляется структурно свободный вторичный цементит.
Феррит имеет низкую прочность, но сравнительно пластичен. Цементит характеризуется высокой твердостью, но хрупок. Поэтому с ростом содержания углерода увеличивается твердость и прочность и уменьшается вязкость и пластичность стали. Рост прочности происходит до 0,8–1,0 % углерода. При увеличении содержания углерода более 0,8 % уменьшается не только пластичность, но и прочность.
С увеличением содержания углерода ухудшается свариваемость, а также способность деформироваться в горячем и особенно в холодном состоянии.
Находят многостороннее применение в технике: детали изготавливаемые холодной штамповкой и глубокой вытяжкой, используют для деталей не испытывающих высоких нагрузок, детали автотракторного с/х машиностроения, слабонагруженные и средненагруженные оси, валы различных машин и механизмов, ж/д рельсы.
Зависимость свойств стали от химического состава;
Сталь— сплав (твёрдый раствор) железа с углеродом (и другими элементами). Содержание углерода в стали не более 2,14 %. Углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость, снижая пластичность и вязкость.
Свойства сталей зависят от их состава и структуры, которые формируются присутствием и процентным содержанием следующих составляющих:
1) Углерод — элемент, с увеличением содержания которого в стали увеличивается её твердость и прочность, при этом уменьшается пластичность.
2) Кремний и марганец в пределах (0,5-0,7 %) существенного влияния на свойства стали не оказывают.
3) Сера является вредной примесью, образует с железом химическое соединение FeS. Сернистое железо обусловливает ломкость материала при обработке давлением с подогревом. Сера уменьшает пластичность и прочность стали, износостойкость и коррозионную стойкость.
4) Фосфор также является вредной примесью, т.к. придает стали хрупкость при пониженных температурах.
5) Феррит — железо с объемноцентрированной кристаллической решеткой и сплавы на его основе является фазой мягкой и пластичной.
6) Цементит — карбид железа, химическое соединение с формулой Fe3C предоставляет стали твердость и хрупкость
7) Перлит — эвтектоидная смесь двух фаз — феррита и цементита, содержит 1/8 цементита и поэтому имеет повышенную прочность и твердость по сравнению с ферритом. Поэтому доэвтектоидные стали гораздо более пластичны, чем заэвтектоидные.