Влияние постоянных примесей на свойства железоуглеродистых сплавов.
Углерод (C) является основным элементом, придающим стали повышенную прочность и определенный уровень пластичности. Этот элемент повышает также упругость, износостойкость и выносливость при переменных нагрузках. Углерод в железоуглеродистом сплаве находится главным образом в связанном состоянии в виде цементита. В свободном состоянии в виде графита он содержится в сером чугуне. С увеличением содержания углерода возрастают твердость, прочность и уменьшается пластичность. При содержании более 0.8% углерода твердость возрастает, а прочность уменьшается, так как сплав становится более хрупким.
Марганец (Mn) - при содержании в стали (0,5 - 0,8%) и кремний (Si) - при содержании в стали (0,35 -0,50%) - раскисляют сталь при ее выплавке. Они придают ей плотность и однородность, упрочняют, делают более упругой и повышают сопротивление истиранию. Марганец парализует вредное действие серы, образуя с ней соединение, заметно повышает прочность горячекатанной стали и повышает порог хладноломкости стали. Кремний сильно повышает предел текучести, что снижает способность стали к вытяжке и особенно к холодной высадке. При повышении содержания кремния уменьшается порог хладноломкости.
Кремний и марганец попадают в железоуглеродистый сплав при его выплавке в процессе раскисления. Кремний и марганец удаляют из сплава закись железа.
Кремний, растворяясь в феррите, повышает предел текучести и уменьшает склонность к хладноломкости. Марганец образует твердый раствор с железом и немного повышает твердость и прочность. В присутствии серы он частично связывается с серой в сернистый марганец и переходит в шлак. Это способствует удалению серы из сплава, т.е. кремний и марганец являются полезными примесями. В железоуглеродистых сплавах обычно не более 0,35-0,4% Siи 0,5-0,8 Mn.
|
|
|
Сера (S) и фосфор (P) - вредные примеси. Они могут скапливаться в отдельных частях слитка или заготовки (чаще в центральной) и усиливать этим вредное действие.
Сера, являясь вредной примесью, образует сернистое железо FeS, которое нерастворимо в железе, и легкоплавкую эвтектику. При кристаллизации сплава легкоплавкая эвтектика располагается по границам зерен и при повторном нагреве расплавляется, в результате чего нарушается связь между зернами, что приводит к образованию трещин и надрывов. Это явление носит название красноломкости. Повышенное содержание серы в стали вызывает красноломкость (хрупкость при высоких температурах), поэтому допускается содержание серы в сталях до 0,035%-0,06% S.
Фосфор растворяется в железе, искажает кристаллическую решетку и ухудшает пластические свойства сплава. Фосфор является вредной примесью, так как повышенное содержание фосфора вызывает хладноломкость (хрупкость при обычных и пониженных температурах), и его содержание в сталях не должно превышать 0,025-0,08%.
|
|
|
Хром (Cr) - в углеродистую сталь попадает из шихты привыплавки стали в печах. При патентировании проволоки (вид термообработки проволоки) хром оказывает вредное действие, задерживающее термообрабтку. Поэтому его содержание ограничивают до 0,1 • 0,15%; В легированную сталь хром вводят для повышения ее прочности и прокаливаемости. В сочетании с никелем хром используется для производства нержавеющих и жаропрочных сплавов.
Никель (Ni) - при небольших содержаниях его - не оказывает вредного действия, но несколько задерживает процесс патентирования. В легированную сталь никель вводится для повышения вязкости, коррозионной стойкости и придания некоторых других качеств стали.
Азот (N), кислород (O) и водород (H) - присутствуют в стали в виде хрупких неметаллических включений. Они ухудшают механические свойства, снижают сроки службы изделий. Эти элементы присутствуют в сплавах или в виде хрупких неметаллических включений, например окислов FeO, SiO2, AI2O3, нитридов Fe4N, или в свободном состоянии. При этом они располагаются в дефектных местах в виде молекулярного и атомарного газов. Мелкие неметаллические включения образуются при раскислении стали, а крупные попадают в жидкую сталь из шлака, футеровки печи, материала желоба и ковша. Наибольший вред приносят крупные включения. Неметаллические соединения являются концентраторами напряжений и могут понизить механические свойства (прочность, пластичность)стали.
|
|
|
Водород поглощается сталью в атомарном состоянии. При охлаждении сплава растворимость водорода уменьшается, и его атомы накапливаются в микропорах. В результате этого в микропорах развивается большое давление. Таким образом, водород может явиться причиной образования внутренних надрывов в металле (флокенов).
Существует много прогрессивных методов выплавки железоуглеродистых сплавов, обеспечивающих уменьшение содержания кислорода, азота и водорода, что улучшает механические свойства сплавов.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 1382; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!