Влияние примесей на свойства стали

Примеси делятся на полезные и вредные:

Полезные примеси – Si Mn

Они попадают в сталь в процессе раскисления, то есть удаления хрупкой закиси железа FеО, которая резко увеличивает хрупкость стали.

После раскисления в стали остается Si≤0,3%. Кремний повышает σ₀₂ и тем самым затрудняет пластическую деформацию. В сталях, предназначенных для холодной штамповки (кузова автомобилей), содержание Si должно быть минимально.

Кроме того, после раскисления в стали остается 0,4...0,8% Мn. Марганец повышает прочность горячекатанной стали и устраняет красноломкость, вызванную вредной примесью - серой.

Вредные примеси - S, Р, газы (О₂, Н₂, N₂).

S - сера - образует сульфид железа FeS, нерастворимый в железе. FeS с железом образует эвтектику (FeS+Fе) с температурой плавления 988^o, эта эвтектика залегает по границам зерен.

При нагреве слитка под горячую прокатку или ковку (1100...1200^o С) эвтектика расплавляется и слиток рассыпается на зерна (красноломкость).

Марганец устраняет эту красноломкость, так как у него термодинамическое сродство к сере больше, чем у железа. Поэтому образуется не сульфид железа, а более тугоплавкое MnS (Т_пл =1464^o С), у которого нет оплавления и нет красноломкости. Твердое и хрупкое MnS, располагаясь по границам деформированных зерен, повышает твердость и прочность стали, но снижает пластичность, ударную вязкость, коррозионную стойкость и свариваемость, поэтому содержание серы ограничено ГОСТ, не более 0,05%.

Р - фосфор - незначительно растворяется в железе, при этом повышается твердость, прочность, но снижается пластичность, и особенно ударная вязкость. Кроме того, фосфор повышает порог хладноломкости, что нежелательно. По ГОСТ его должно содержаться в стали до 0,045%.

Газы образуют хрупкие оксиды, нитриды, гидриды, что резко повышает хрупкость стали, снижает коррозионную стойкость и свариваемость.

ГЛАВА 5. ДИАГРАММА «Fe - C», ЧУГУНЫ

В зависимости от того, находится ли углерод в виде цементита или графита, чугуны делятся на белые и серые.