Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
materialoved.doc
Скачиваний:
24
Добавлен:
24.08.2019
Размер:
3.22 Mб
Скачать

4.2 Влияние примесей на свойства стали

4.2.1 Постоянные примеси

В любой стали всегда присутствует ряд примесей, которые можно разделить на следующие группы.

Постоянные примеси: кремний, марганец, сера, фосфор.

Марганец и кремний вводятся в процессе выплавки стали для раскисления, они являются технологическими примесями.

Марганец. Содержание в стали 0,5…0,8 %. Марганец повышает прочность, не снижая при этом пластичности, и резко снижает красноломкость (повышение хрупкости стали при высокой температуре) стали, вызванную влиянием серы.

Кремний. Содержание в стали 0,35…0,4 %. Кремний дегазирует метал и тем самым повышает плотность слитка. Растворяется в феррите и повышает прочность и предел текучести стали. Наблюдается некоторое снижение пластичности.

Фосфор. Содержание в стали 0,025…0,045 %. Фосфор способен растворяться в феррите, и тем самым искажать кристаллическую решетку. Это приводит к увеличению предела прочности и предела текучести, но снижается пластичность и вязкость.

Располагаясь вблизи зерен, фосфор увеличивает температуру перехода в хрупкое состояние, вызывает хладоломкость (повышение хрупкости стали при низкой температуре), уменьшает работу распространения трещин. Увеличение количества фосфора на каждые 0,1 % вызывает повышение порога хладоломкости на 20…25 оС.

Фосфор обладает склонностью к ликвации, поэтому в центре слитка отдельные участи имеют резко пониженную вязкость.

Для некоторых сталей возможно увеличение содержания фосфора до 0,1…0,15 % для улучшения обрабатываемости резанием.

Сера. Содержание в стали 0,025…0,06 %. Сера – вредная примесь, попадает в сталь из чугуна.

При взаимодействии с железом образует сульфид железа FeS, который в свою очередь образует с железом легкоплавкую эвтектику с температурой плавления 988 оС. При нагреве эвтектика плавится, нарушаются связи между зернами и заготовка разрушается, то есть возникает явление красноломкости.

Сера значительно снижает механические свойства, особенно ударную вязкость и пластичность, а также предел выносливости. Она ухудшает свариваемость и коррозионную стойкость.

Основным способом борьбы с красноломкостью, вызванную влиянием серы, является добавление в металл марганца, который образует с серой сульфид марганца и значительно снижает ее влияние на сталь.

Скрытые примеси – газы (азот, кислород, водород) – попадают в сталь при выплавке.

Азот и кислород находятся в виде хрупких неметаллических включений: оксидов (FeO, SiO2, Al2O3), нитридов (Fe2N), в виде твердого раствора или в свободном состоянии, располагаясь в трещинах и порах. Они повышают порог хладоломкости и снижают сопротивление хрупкому разрушению. Также, являясь концентраторами напряжений, неметаллические включения могут значительно понизить предел выносливости и вязкости.

Очень вредным является растворенный в стали водород, который значительно охрупчивает сталь. Он приводит к образованию в катанных заготовках и поковках флокенов (тонких трещин овальной или круглой формы, имеющие в изломе вид хлопьев серебристого цвета).

Металл с флокенами при сварке образует трещины в основном и наплавляемом металле, что сильно ограничивает его использование в промышленности.

Водород из поверхностного слоя может быть удален в результате нагревания в вакууме до температуры 150…180 оС.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]