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.3.8) за счет замены мягкого феррита на более прочный перлит. Снижение прочности при содержании углерода свыше 0,8% в сталях, не подвергнутых термической обработке, связано с появлением хрупкой цементитной сетки по границам перлитных зерен. Структура сталей в равновесном состоянии при различном содержании углерода показана на рис.3.9.

Рис. 3.8. Влияние углерода на механические свойства сталей

σ_в – временное сопротивление разрыву; HB – твердость по Бринелю; KCV – ударная вязкость (характеристика надежности); δ – относительное удлинение; ψ – относительное сужение

Постоянными примесями в сталях считают марганец, кремний, фос-фор, серу, а также газы – водород, азот, кислород.

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

Кремний раскисляет сталь и сохраняется в ней до 0,4%.

Фосфор – вредная примесь, содержащаяся в рудах железа и топливе. Растворяясь в феррите, фосфор вызывает хладноломкость стали, то есть хрупкость при низких температурах. Сера – вредная примесь, попадающая в металл из руды и топлива и вызывающая красноломкость – хрупкость при 800 °С и выше, что препятствует горячей обработке давлением.