Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей

Углерод − основной легирующий элемент, оказывающий определяющее влияние на свойства и структуру стали. Увеличение содержания углерода в стали до 0,8 % приводит к повышению прочностных свойств, твердости и снижению пластичности (рис. 5.1) за счет замены мягкого феррита на более прочный перлит.

Рис. 5.1. Влияние углерода на механические свойства сталей

σ_b – временное сопротивление разрыву; HB – твердость по Бринеллю;

KCV – ударная вязкость (характеристика надежности);

δ – относительное удлинение; ψ - относительное сужение

Снижение прочности при содержании углерода свыше 0,8 % в сталях, не подвергнутых термической обработке, связано с появлением хрупкой цементитной сетки по границам перлитных зерен. На рис. 5.2 показана структура сталей в равновесном состоянии при различном содержании углерода.

Рис. 5.2. Микроструктура углеродистой стали:

а - доэвтектоидная сталь (0,1 % С); б - доэвтектоидная сталь (0,6 % С);

в - эвтектоидная сталь (0,8 % С); г - заэвтектоидная сталь (1,2 % С)

Постоянными примесями в сталях считают марганец, кремний, фосфор, серу, а также газы (водород, азот, кислород).

Марганец (0,3-0,8 %) вводится в сталь для раскисления (удаления кислорода) и устранения вредного влияния сернистых соединений железа. Марганец повышает прочность горячекатанной стали.

Кремний (до 0,4 %) раскисляет сталь.

Фосфор − вредная примесь, содержащаяся в рудах железа и топливе. Растворяясь в феррите, фосфор вызывает хладоломкость стали, т. е. хрупкость при низких температурах.

Сера − вредная примесь, попадающая в металл из руды и топлива и вызывающая красноломкость стали − хрупкость при 800 °С и выше, что препятствует горячей обработке давлением.

Водород, азот, кислород могут растворяться в металле или образовывать неметаллические включения (нитриды, оксиды). И в том, и в другом случае стали охрупчиваются.

Поиск по сайту: