5. Влияние химических элементов на свойства стали.

Углерод C – идеальный раскислитель, так как продуктом раскисления будет окись углерода СО, которая легко удаляется. Чем больше в стали углерода, тем меньше требуется раскислителей.

Он является основным компонентом в стали. В ней он находится в виде химического соединение с железом, которое называется карбидом железа или цементитом. Цементит непластичен и обладает высокой твердостью.

В зависимости от содержания углерода в стали повышается:

• твердость, прочность

• износостойкость

• электросопротивление

и уменьшается:

• пластичность

• плотность

Кремний Si вводится в сталь как активный раскислитель, то есть удаляет из стали кислород. Пониженное содержание Si указывает на недостаточную раскисленность стали. При повышенном содержании Si (от 0,3% до 0,5%):

• повышается твердость, упругость

• уменьшается пластичность

• снижается способность стали свариваться в горячем состоянии

Cодержание Si от 1 до 3 % значительно улучшает магнитные свойства стали (динамная сталь, трансформаторная).

Содержание Si приводит к старению (потере пластичности), чтобы этого не происходило, добавляют Al.

Марганец Mn выступает как раскислитель, так как хорошо соединяется при высоких температурах с кислородом, восстанавливает железо и его окислы.

Достаточное содержание Mn свидетельствует о раскислении стали,

повышаются прочностные свойства, износостойкость.

Марганец, вводимый в жидкую сталь, реагирует с O₂ и S и образует соединения, выделяющиеся в виде включений, большая часть всплывает на поверхность жидкого металла и удаляется вместе со шлаком.

Сера S попадает в сталь из чугуна, при плавлении, в конверторах S не удаляется совсем.

Является вредной примесью, так как вызывает красноломкость, то есть хрупкость стали в горячем состоянии при ковке и прокатке.

Фосфор P также является вредной примесью; не оказывает заметного влияния на свойства стали в горячем состоянии, но при минусовых температурах вызывает хладноломкость. В холодном состоянии (при повышенном содержании P) сталь становится хрупкой.

• повышенное содержание P вредно для деталей работающих при

низких температурах

• повышает сопротивление стали к коррозии

• улучшает обрабатываемость автоматной стали

Хром Cr в стали существенно повышает ее механические свойства, при

повышении Cr повышается сопротивляемость стиранию, износу :

• увеличивает прочность и твердость

• коррозионную стойкость

Никель Ni применяется как легирующий элемент, благоприятно влияющий

на мех свойства стали:

• увеличивает прочность,

• ударную вязкость, не снижая пластичности

• повышает прокаливаемость и жаростойкость

Медь Cu влияет на повышение

• коррозионной стойкости

• предела текучести

• прокаливаемости

Молибден Mo способствует получению мелкозернистой структуры;

сталь, содержащая Mo, хорошо обрабатывается.

• Mo замедляет рост зерна при нагреве

• повышает прочность стали при повышенных температурах

Алюминий Al является активным раскислителем:

• уменьшает рост зерен, делает сталь мелкозернистой, однородной

по химическому составу

• предотвращает старение

• улучшает штампуемость

• повышает твердость и прочность

• увеличивает сопротивление окислению при высоких

температурах.

Ванадий V снижает чувствительность стали к перегреву;

• обеспечивает мелкозернистость стали

• повышает ее прокаливаемость

• улучшает свариваемость

Килород O ₂ - вредная примесь:

• придает старение,

• красноломкость,

• снижает ударную вязкость

Водород H₂

• понижает пластичность в холодном состоянии

• повышает красноломкость в горячем состоянии

Титан Ti находит особенно большое применение при производстве

коррозионностойких сталей.

• повышает прокаливаемость стали при малых содержаниях и понижает

при больших.

• улучшает пластичность.

Вольфрам W увеличивает прокаливаемость стали, повышает сопротивление

стали к коррозии и истиранию, обеспечивает прочность при высоких

температурах, уменьшает свариваемость.