1.6. Влияние химических элементов на свойства сталей и чугунов

Стали. С увеличением содержания углерода (рис. 1.30)повышаются твердость и прочность, снижается пластичность,

улучшается обработка резанием, повышается закаливаемость, но ухудшается свариваемостьстали. Твердость и прочность тем выше, чем выше дисперсность (мелкозер­нистость) феррита и цементита.

Вредными примесями для стали являются S, P, O, H, N. СераSухудшает пластичность и вязкость; сталь становится хрупкой при высоких температурах (красноломкость), поэтому серы в сталях должно быть менее 0,05 %. При наличии серы в сплаве по краям зерен создается эвтектикаFeS, которая притемпературах выше 985° Сплавится, поэтому по границам зерен образуются трещины и металл разрушается.

Наличие фосфора Рв стали приводит к хладноломкости (возникают трещины уже при комнатной температуре и особенно интенсивно — при отрицательных температурах), ухудшается пластичность и вязкость сплава. В высококачественных сталях фосфора должно быть менее 0,03 %.

Марганец Mnраскисляет сталь и нейтрализует вредное влияние серыS, повышает прочность и износостойкость стали.

Кремний Siповышает упругость и прочность стали, увеличивает предел текучести, что снижает возможности холодной штамповки и высадки металла.

Чугуны. Микроструктура чугунов (табл. 1.4) зависит от скорости охлаждения металла: при быстром охлаждении будет белый чугун (углерод находится в химически связанном состоянии в виде цементита и ледебурита), а при медленном охлаждении будет серый чугун (углерод находится в виде графита).

Кремний Siспособствует графитизации чугуна и улучшает его литейные свойства. В серых чугунах содержится 0,8–4,5 %Si.

Марганец Mn способствует отбеливанию чугуна, но содержаниеMnдо 1,2 % полезно, т. к. увеличиваются твердость и прочность чугуна.

Фосфор Рповышает жидкотекучесть чугуна, поэтому допустимо его содержание до 0,4 %, но в ответственных чугунных отливках содержится фосфора менее 0,15 %, т. к. с ростом содержания его увеличивается хрупкость чугуна.

Сера Sзатрудняет графитизацию, увеличивает хрупкость и ухудшает жидкотекучесть чугуна, поэтому серы в чугунах должно быть не более 0,1 %.

Серые чугуны делятся на модифицированные, высокопрочные и ковкие (табл. 1.4).

Таблица 1.4

Марки и механические характеристики чугунов

Группы чугунов	Марки чугунов	sв, ÌÏà	НВ	d, %
Серые	СЧ 10	100	120–150
	СЧ 15	150	130–241
………
	СЧ 35	350	179–290
Высокопрочные	ВЧ 35	350	140–170	22
	ВЧ 40	400	140–202	15
………
	ВЧ 100	1000	270–360	2
Ковкие	КЧ 30-6	300	163	6
	КЧ 33-8	330	163	8
	КЧ 37-12	370	163	12
	…….	…….	……	……
	КЧ 63-2	630	269	2

В серых чугунах графит имеет пластинчатую форму, в высокопрочных — шаровидную, а в ковких — хлопьевидную. Примеры обозначения чугунов: СЧ 25 ГОСТ 1412-85, ВЧ 50 ГОСТ 7293-85.