39.2. Стали. Влияние вредных примесей. Классификация. Марки.

I. По качеству, то есть по условиям пр-ва (способу пр-ва и сод. вредных примесей):

	сера,%	фосфор,%
• обыкновенного качества (рядовые)	менее 0,06	менее 0,07;
• качественные	менее 0,04	менее 0,035;
• высококачественные	менее 0,025	менее 0,025;
• особо высококачественные	менее 0,015	менее 0,025.

Стали обыкновенного качества по химическому составу - углеродистые стали, содержащие до 0,6% С. Эти стали выплавляются в конвертерах с применением кислорода или в больших мартеновских печах.

1. Стали обыкновенного качества, являясь наиболее дешевыми, уступают по механическим свойствам сталям других классов, так как отличаются повышенными ликвацией (химической и структурной неоднородностью) и количеством неметаллических включений.

2. Стали качественные по химическому составу бывают углеродистые или легированные. Они также выплавляются в конвертерах или в основных мартеновских печах, но с соблюдением более строгих требований к составу шихты, процессам плавки и разливки. Стали обыкновенного качества и качественные по степени раскисления и характеру затвердевания металла в изложнице делятся на спокойные (сп), полуспокойные (пс) и кипящие (кп). Каждый из этих сортов отличается содержанием кислорода, азота и водорода. Так в кипящих сталях содержится наибольшее количество этих элементов.

3. Стали высококачественные выплавляются преимущественно в электропечах, а особо высококачественные - в электропечах с электрошлаковым переплавом (ЭШП) или другими совершенными методами, что гарантирует повышенную чистоту по неметаллическим включениям и содержанию газов, а следовательно, улучшение механических свойств.

II. По назначению: стали и сплавы классифицируются на конструкционные, инструментальные и стали с особыми физическими и химическими свойствами. 

1. Строительные: с невыс. сод. углерода (доэвтект.).

2. Машиностроительные (конструкционные): 0,1-0,7%С.

3. Инструментальные: 0,7-1,4%С (прочные).

4. Особые хим. и физ. св-ва: (устойчивы против коррозии, жаропрочные, с высоким омическим сопротивлением).

40. Ликвация. Причины. Ликвация серы. Красноломкость.

41. Влияние серы на свойства. Красноломкость.

Ликвация- это неоднородность химического состава по сечению образца.

1. Ликвация по плотности: При кристаллизации сплавов по диаграмме состояния, образующих ограниченные твердые растворы, нередко можно наблюдать явление, называемое ликвацией по плотности. Например, в сплавах Sb-Pb выделяющиеся в процессе кристаллизации кристаллы  (твердого раствора Sb в Pb) или  (твердого раствора Pb в Sb) различаются по плотности от оставшейся жидкой части сплава и вследствие этого либо всплывают кристаллы  и соответственно оседают на дно кристаллы  либо наоборот. Поэтому в медленно охлажденном доэвтектическом сплаве указанной системы в результате ликвации верхняя часть слитка обогащается сурьмой и состоит только из эвтектики, а нижняя содержит избыточных кристаллов  и небольшое количество эвтектики.

Чтобы предупредить ликвацию по плотности, сплав быстро охлаждают, а иногда добавляют третий компонент, кристаллизующийся первым в виде разветвленных дендритов, препятствующих расслоению сплава.

Сера <0,035 - 0,06 Она является вредной примесью в стали, образуя FeS, что является причиной появления легкоплавкой эвтектики, что является причиной красноломкости, но марганец образуя с серой MnS исключает ее. Сернистые включения снижают ударную вязкость пластичность, снижает порог хладноломкости "сульфидный парадокс". Сера ухудшает свариваемость и коррозийную стойкость.

2. Ликвация вредных примесей – (S и P) – делит на 3 группы:

1) обыкновенного качества S и P не более 0,05,

2) качественные S и P не более 0,04

3) повышенного качества менее 0,03.

Сера: Осн. источником серы является исходное сырье — чугун. Сера снижает пластичность и вязкость стали, особенно при низких температурах, а также сообщает стали красноломкость при прокатке и ковке. Сера нерастворима в стали.

Обр. с Fe: FeS — сульфид железа, хорошо раств. в металле. При малом содержании Mn из-за выс. ликвации серы может обр. легкоплавкая эвтектика Fe—FeS (T_пл = 988 °С) (расп. по границам зерен, при нагреве ст. заг. до темп. горячей деф. включения сообщ. ст. хрупкость, а при некоторых условиях могут даже плавиться и при деф. обр. надрывы и трещины).

Марганец устраняет красноломкость, так как сульфиды марганца не образуют сетки по границам зерен и имеют темп. плавл. около 1 620°С, что выше темп. гор. деф.. сульфиды

Ликвация – это неоднородность свойств и строения в сечении материалов. Причиной ликвации является образование разного состава кристалла. Разное количество примесей – серы, фосфора, углерода. Сера вызывает красноломкость, в процессе прокатки сталь расслаивается, разъезжается. Обычно S в стали 0,02-0,05%. Сера склонна к ликвации. В процессе прокатки жидкость растекается. Борьба с красноломкостью: поднимается температура за счёт добавления в сталь марганца (FeMn). FeS + FeMn → 2Fe + MnS. Красноломкость уменьшается.марганца, снижают вязкость и пластичность, уменьш усталостную прочность ст. Поэтому содержание серы в стали должно быть как можно меньше.

Повышенное (до 0,2 %) сод. серы допускается лишь в автоматных сталях для изг. крепежных деталей неответственного назначения. Сера улучшает обраб.стали.