Вляиние углерода и примесей на свойства сталей

Углерод – это основной компонент стали. От количества содержания углерода зависят все физико-химические свойства сталей.

После варки сталь в основном состоит из 2 фаз:

1) феррита;

2) сплава типа химическое соединение (Fe₃C – цементит).

Рассмотрим влияние цементита на свойства сталей:

 

 

 

 

Рис.21

HB→Ф →80-90

Fe₃C→Ц→HRC→800-850

 

Влияние углерода на механические свойства:

1) зависимость твердости материала от содержание углерода (прямо пропорциональная зависимость);

 

Рис.22

2) влияние процентного содержания углерода на прочность материала

 

 

3) Зависимость пластичных свойств стали от процентного содержания углерода

 

 

Рис.24

 

В процессе выплавки обеспечивают требуемые механические свойства материала и выплавку стали с необходимым содержанием углерода.

 

Влияние примесей на свойства сталей.

Примеси – это химические элементы, которые переносятся из выплавляемой руды готовой стали. Основные примеси: сера, фосфор, азот кислород водород, марганец, кремний и др.

Примеси могут быть полезными (кремний, марганец) и вредными (сера, фосфор, азот, кислород, водород).

 

Кремний улучшает магнитные и упругие свойства сталей. Содержание кремния: Si ≈ 0,35 - 0,4%.

Марганец является полезной примесью. Он улучшает прочность, но несколько увеличивает и хрупкость сталей. Mn ≈ 0,5 – 0,8%

 

Влияние серы на свойства сталей.

Сера с железом образует сульфиды. Температура плавления: T_пл=988^оС.

Если рассмотреть шлиф образца стали, то можно отметить, что сульфиды располагаются по границам кристаллов. Это приводит к красноломкости стали, которая появляется при обработки сталей методами горячей ковки, штамповки, когда сталь нагревается до температуры Т>1000^оС.

При такой температуре сульфиды расплавляются и образуются микротрещина по границам кристаллов. В процессе деформации трещины увеличиваются и металл разрушается.

Допустимое содержание серы в качественной стали:

S ≤ 0,06% - 0,085%

Рис.25

Влияние фосфора на свойства сталей.

Фосфор вместе с железом образуют фосфиты FeP. Фосфиты так же располагаются по границам кристаллов. Наличие фосфитов приводит к хладноломкости стали, ее растрескиванию и разрушению. Такие стали не пригодны для обработки методом пластичного деформирования.

Влияние азота, кислорода, водорода на свойства сталей.

Кислород приводит к коррозии сталей, образуются окислы железа. В процессе выплавки водород и азот образуют в слитке сталей микропустоты – флокены. Слитки с флокенами непригодны и их возвращают на переплавку.