2. Скрытые примеси - газы (азот, кислород, водород) – попадают в сталь при выплавке.

Азот и кислород находятся в стали в виде хрупких неметаллических включений: окислов (FeO, SiO₂, Al₂O₃ ) нитридов (Fe ₂N), в виде твердого раствора или в свободном состоянии, располагаясь в дефектах (раковинах, трещинах).

Примеси внедрения (азот N, кислород О) по­вышают порог хладоломкости и снижают сопротив­ление хрупкому разрушению. Неметаллические включения (окислы, нитриды), являясь концентра­торами напряжений, могут значительно понизить предел выносливости и вязкость.

Очень вредным является растворенный в стали водород, который значительно охрупчивает сталь. Он приводит к образованию в катанных заготовках и поковках флокенов.

Флокены – тонкие трещины овальной или округлой формы, имеющие в изломе вид пятен – хлопьев серебристого цвета.

Металл с флокенами нельзя использовать в промышленности, при сварке образуются холодные трещины в наплавленном и основном металле.

Если водород находится в поверхностном слое, то он удаляется в результате нагрева при 150…180 , лучше в вакууме мм рт. ст.

Для удаления скрытых примесей используют вакуумирование.

3. Специальные примеси – специально вво­дятся в сталь для получения заданных свойств. Примеси называются легирующими элементами, а стали - легированные сталями.

Аллотропия или полиморфные пре­вращения.

Способность некоторых металлов существо­вать в различных кристаллических формах в зави­симости от внешних условий (давление, темпера­тура) называется аллотропией или полиморфизмом.

Каждый вид решетки представляет собой ал­лотропическое видоизменение или модификацию.

Примером аллотропического видоизменения в зависимости от температуры является железо (Fe).

Fe: – ОЦК - ;

– ГЦК - ;

– ОЦК - ; (вы­сокотемпературное )

Превращение одной модификации в другую протекает при постоянной температуре и сопровож­дается тепловым эффектом. Видоизменения эле­мента обозначается буквами греческого алфавита в виде индекса у основного обозначения металла.

Примером аллотропического видоизменения, обусловленного изменением давления, является углерод: при низких давлениях образуется графит, а при высоких – алмаз.

Используя явление полиморфизма, можно упрочнять и разупрочнять сплавы при помощи термической обработки.

Магнитные превращения

Некоторые металлы намагничиваются под действием магнитного поля. После удаления маг­нитного поля они обладают остаточным магнетиз­мом. Это явление впервые обнаружено на железе и получило название ферромагнетизма. К ферромаг­нетикам относятся железо, кобальт, никель и неко­торые другие металлы.

При нагреве ферромагнитные свойства ме­талла уменьшаются постепенно: вначале слабо, затем резко, и при определ¨нной температуре (точка Кюри) исчезают (точка Кюри для железа – ). Выше этой температуры металлы стано­вятся парамагнетиками. Магнитные превращения не связаны с изменением кристаллической решетки или микроструктуры, они обусловлены изменениями в характере межэлектронного взаимодействия.

Стали для режущего инструмента

Инструментальная сталь должна обладать вы­сокой твердостью, износостойкостью, достаточной прочностью и вязкостью (для инструментов удар­ного действия).

Режущие кромки могут нагреваться до темпе­ратуры 500…900^oС, поэтому важным свойством является теплостойкость, т. е., cпособность сохра­нять высокую твердость и режущую способность при продолжительном нагреве (красностойкость).

Физическая природа деформации ме­таллов.

Деформацией называется изменение формы и размеров тела под действием напряжений.

Пластической или остаточной называется деформация после прекращения действия вызвав­ших ее напряжений.

При пластическом деформировании одна часть кристалла перемещается по отношению к другой под действием касательных напряжений. При сня­тии нагрузок сдвиг остается, т.е. происходит пла­стическая деформация (рис.6.4 )

В результате развития пластической деформа­ции может произойти вязкое разрушение путем сдвига.

Рис.6.4. Схема пластической деформации и вязкого разрушения под действием касательных напряжений а – ненапряженная решетка; б – упругая деформация; в – упругая и пластическая деформа­ция; г – пластическая деформация; д, е – пластичное (вязкое) разрушение в результате среза