Состав углеродистых сталей

Углеродистые стали включают:

1. Железо – 97, 0 - 99,5 %.

2. Углерод – до 2,14 % по диаграмме состояния, реальные стали содержат до 1,4 %.

Увеличение содержания углерода в стали сопровождается увеличением ее твердости и прочности (до 1,1 % С), но уменьшением пластичности и ударной вязкости (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Влияния содержания углерода на механические свойства углеродистой стали

3. Технологические примеси – Mn, Si, Al.

Остаются в составе стали после ее раскисления ферросплавами (FeMn, FeSi, FeAl) для удаления закиси железа FeO. При раскислении стали протекают следующие процессы:

FeO + FeMn = 2Fe + MnO (шлак);

2FeO + FeSi = 3Fe + SiO₂ (шлак);

3FeO + 2FeAl = 5Fe + Al₂O₃ (шлак).

В нераскисленной стали протекает процесс:

FeO + C = Fe + CO.

При выделении CO, создается иллюзия кипения стали (отсюда возник термин «кипящая сталь»). При этом в слитке стали образуются газовые включения, которые ухудшают ее качество.

По способу раскисления стали делят на три группы (табл.4.3).

Таблица 4.3

Группы углеродистых сталей

Сталь	Раскисление	Выход стали, %	Порядок
По качеству	По стоимости
Спокойная (сп)	Mn + Si + Al	85 - 90
Полуспокойная (пс)	Mn + Al (Si)	90 - 95
Кипящая (кп)	Mn	95 - 100

4. Неудаляемые примеси – S, P, O, N, H. Оказывают, в основном отрицательное влияние на качество стали – являются вредными примесями.

Фосфор переходит в состав стали из руд, топлива, флюсов. Увеличивает «хладноломкость» стали, то есть повышает порог хладноломкости (0,01 % Р увеличивает t ₅₀ на 25 °С). Положительная роль фосфора:

- облегчает обрабатываемость стали резанием;

- увеличивает коррозионную стойкость стали в присутствии меди.

Сера - переходит в состав стали из руд, топлива, флюсов. Увеличивает «красноломкость» стали, то есть сталь становится хрупкой при горячей обработке давлением (пластическая деформация при t = 800 – 1200 °С) за счет образования легкоплавкой эвтектики (Fe + FeS) с t _пл = 988 °С. Введение в состав стали Mn уменьшает вредное влияние серы за счет образования MnS:

FeS + Mn = Fe + MnS.

MnS имеет t _пл = 1620 °С, пластичен, что позволяет производить горячую обработку стали давлением. Сера облегчает обрабатываемость стали резанием;

Газы (O, H, N) - могут находиться в стали в следующем виде:

- в газообразном состоянии в порах, что уменьшает σ_в стали;

- в твердом растворе, что повышает порог хладноломкости стали;

- в виде химических соединений – оксидов, нитридов и гидридов, железа, которые уменьшают σ_в и δ стали, так как хрупки и являются концентраторами напряжений.

5. Случайные примеси цветных металлов (Cr, Ni, Cu, Pb, Zn и др.) – увеличивают порог хладноломкости стали.

Дата добавления: 2017-01-13