Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали
Сталь является многокомпонентным сплавом, содержащим углерод и ряд постоянных примесей Mn, Si, Р, О, Н, N. После охлаждения сталь состоит из феррита и цементита. От их соотношения зависят многие свойства стали. При содержании углерода в стали более 1...2% твердость ее возрастает, а временное сопротивление уменьшается, что объясняется выделением по границам бывшего зерна вторичного цементита. Кремний и марганец присутствуют в стали в количестве соответственно 0,35...0,4% и 0,5...0,8%. Кремний повышает предел текучести и снижает способность стали к холодной деформации — высадке, штамповке. Марганец повышает прочность, не снижая пластичности, но уменьшает красноломкость, т. е. хрупкость при высоких температурах, вызванную серой. Последняя образует с железом химическое соединение, образующее с железом эвтектику при 988 °С, по границам его зерен. При прокатке или ковке такой стали при 1000... 1200 °С эвтектика между зернами расплавляется, связь между ними нарушается, вследствие чего в направлении деформирования появляются надрывы и трещины. Это явление называется красноломкостью. Сера, кроме того, снижает ударную вязкость и предел выносливости, ухудшает свариваемость и коррозионную стойкость. Поэтому содержание серы в стали ограничивается до 0,035...0,06%. Марганец обладает большим 03Q35.,,0^06%. .Марганец обладает большим сродством к сере и образует с ней тугоплавкое соединение MnS, практически исключающее красноломкость.
Фосфор является вредной примесью в стали. Растворяясь в феррите, он сильно искажает кристаллическую решетку, повышает Ов, Оо,2 и П0Р0Г хладноломкости; уменьшает 8, |/ и КСТ. Каждая 0,01% Р повышает порог хладноломкости стали на 20...25 °С. Содержание его в стали ограничивается до 0,025...0,08%.
Азот и кислород присутствуют в стали в виде хрупких включений FeO, Si02, А120з, Fe4N твердых растворов или в свободном состоянии в раковинах, трещинах и других дефектных участках металла. Концентрируясь по границам зерен в виде оксидов и нитридов, они повышают порог хладноломкости, уменьшают ударную вязкость и предел выносливости стали.
Особенно вреден растворенный в стали водород. Он не только ох - рупчивает ее, но и приводит к образованию в катаных заготовках и поковках тонких трещин — флокенов. В изломе они имеют вид хлопьев серебристого цвета. Флокены резко ухудшают свойства стали.
