Влияние химических элементов на свойства сталей и чугунов

Стали. С увеличением содержания углерода (рис. 1.30) повышаются твердость и прочность, снижается пластичность,

улучшается обработка резанием, повышается закаливаемость, но ухудшается свариваемость стали. Твердость
и прочность тем выше, чем выше дисперсность (мелкозер­нистость) феррита и цементита.

Вредными примесями для стали являются S, P, O, H, N. Сера S ухудшает пластичность и вязкость; сталь становится хрупкой при высоких температурах (красноломкость),
поэтому серы в сталях должно быть менее 0,05 %. При
наличии серы в сплаве по краям зерен создается эвтектика FeS, которая при òåìïåðàòóðàõ âûøå 985° С плавится,
поэтому по границам зерен образуются трещины и металл разрушается.

Наличие фосфора Р в стали приводит к хладноломкости (возникают трещины уже при комнатной температуре и особенно интенсивно — при отрицательных температурах), ухудшается пластичность и вязкость сплава. В высококачественных сталях фосфора должно быть менее 0,03 %.

Марганец Mn раскисляет сталь и нейтрализует вредное влияние серы S, повышает прочность и износостойкость стали.

Êðåìíèé Si повышает упругость и прочность стали, увеличивает предел текучести, что снижает возможности холодной штамповки и высадки металла.

Чугуны. Микроструктура чугунов (табл. 1.4) зависит
от скорости охлаждения металла: при быстром охлаждении будет белый чугун (углерод находится в химически связанном состоянии в виде цементита и ледебурита), а при медленном охлаждении будет серый чугун (углерод находится
в виде графита).

Кремний Si способствует графитизации чугуна и улучшает его литейные свойства. В серых чугунах содержится 0,8–4,5 % Si.

Ìàðãàíåö Mn способствует отбеливанию чугуна, но
содержание Mn до 1,2 % полезно, т. к. увеличиваются твердость и прочность чугуна.

Фосфор Р повышает жидкотекучесть чугуна, поэтому допустимо его содержание до 0,4 %, но в ответственных
чугунных отливках содержится фосфора менее 0,15 %, т. к. с ростом содержания его увеличивается хрупкость чугуна.

Сера S затрудняет графитизацию, увеличивает хрупкость и ухудшает жидкотекучесть чугуна, поэтому серы
в чугунах должно быть не более 0,1 %.

Серые чугуны делятся на модифицированные, высокопрочные и ковкие (табл. 1.4).

Таблица 1.4

Марки и механические характеристики чугунов

Группы чугунов	Марки чугунов	sв, ÌÏà	НВ	d, %
Серые	СЧ 10		120–150
	СЧ 15		130–241
………
	СЧ 35		179–290
Высокопрочные	ВЧ 35		140–170
	ВЧ 40		140–202
………
	ВЧ 100		270–360
Ковкие	КЧ 30-6
	КЧ 33-8
	КЧ 37-12
	…….	…….	……	……
	КЧ 63-2

В серых чугунах графит имеет пластинчатую форму,
в высокопрочных — шаровидную, а в ковких — хлопьевидную. Примеры обозначения чугунов: СЧ 25 ГОСТ 1412-85, ВЧ 50 ГОСТ 7293-85.

Дата добавления: 2014-12-16