ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ НА СВОЙСТВА ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ

На свойства железоуглеродистых сплавов влияет наличие в них постоянных примесей (вредных - серы, фосфора, кислорода, азота, водорода; полезных -кремния, марганца и др.). Эти примеси могут попадать в сплав из природных соединений (руд), например, сера и фосфор; из металлического лома - хром, никель и др.; в процессе выплавки и раскисления - углерод, кремний и марганец.

Углерод находится главным образом в связанном состоянии в виде цементита. В свободном состоянии в виде графита он содержится в чугунах. С увеличением содержания углерода в сталях возрастают твердость, прочность и уменьшается пластичность.

Сера является вредной примесью. Она образует легкоплавкую эвтектику FeS + Fe, которая при кристаллизации сплава располагается по границам зерен и при повторном нагреве расплавляется, что приводит к образованию трещин и надрывов. Это явление носит название красноломкости. Содержание серы должно быть менее 0,06 %.

Фосфор ухудшает пластические свойства сплава, вызывая явление хладноломкости. Его содержание в стали не должно превышать 0,08 %. В чугуне допускается до 0,3 % Р.

Азот, кислород и водород присутствуют в сплавах в составе оксидов FeO, SiO₂, А1₂О₃, нитридов Fe₄N или в свободном состоянии, при этом они располагаются в дефектных местах в виде молекулярного и атомарного газов. Оксиды и нитриды служат

концентраторами напряжений и могут снижать механические свойства (прочность, пластичность).

Водород растворяется в стали при расплавлении. При охлаждении сплава растворимость водорода уменьшается, он накапливается в микропорах под высоким давлением и может стать причиной образования внутренних надрывов в металле (флокенов) и трещин.

Кремний и марганец попадают в железоуглеродистый сплав при его выплавке и в процессе раскисления. Кремний повышает предел текучести и уменьшает склонность к хладноломкости. Кремний способствует графитизации чугуна. Марганец образует твердый раствор с железом и немного повышает твердость и прочность феррита.