Каждая 0,01 % фосфора повышает порог хладноломкости на 25
Порогом хладноломкости называется температура, при которой ударная вязкость резко падает. Различаются верхний и нижний пороги хладноломкости. Верхний порог соответствует температуре, при которой в изломе испытуемого образца стали имеется 90 % вязкой составляющей, а нижний порог соответствует наличию в изломе лишь 10 % вязкой составляющей. Критическая температура хрупкости соизмеряется с 50 % вязкой составляющей.
Сера вызывает хрупкость стали при ее горячей обработке. Такое явление называется красноломкостью. Красноломкость связана с образованием сульфида железа FeS, который с Fe образует легкоплавкую эвтектику Эвт [FeS+Fe]. Температура плавления эвтектики 988 `С и располагается она по границам зерен. При горячей обработке стали (с температурой нагрева 1000 `С и выше) эвтектика расплавляется и сталь хрупко разрушается. Поэтому количество серы в сталях строго ограничивается. Красноломкость понижает марганец, который связывает серу в сульфиды MnS, при этом образование легкоплавкой эвтектики исключается. Частицы сульфидов располагаются в виде отдельных включений, вытянутых в направлении прокатки. Наличие таких включений приводит к снижению пластичности и ударной вязкости.Фосфор, растворяясь в феррите, повышает его прочность, но очень сильно понижает пластичность, вызывая в стали хладноломкость уменьшение ударной вязкости при понижении температуры (рис. 38).
К вредным примесям относятся сера, фосфор, кислород, водород, азот.
К полезным примесям относятся кремний и марганец, которые вводятся в сталь в качестве раскислителей при ее выплавке. После раскисления эти элементы частично переходят в сплав. Количество марганца обычно не превышает 0,5 0,7 %, а кремния 0,3 0,5 %. Они растворяются в феррите и тем самым повышают его твердость и прочность.
Состав и свойства углеродистых сталей. Это сложные по химическому составу сплавы, основными составляющими которых являются железо (97,0 99,5 %) и углерод (до 2,14 %). Кроме того, в них находится ряд элементов, наличие которых вызвано технологическими особенностями производства (марганец, кремний) или невозможностью полного удаления (сера, фосфор, кислород, водород, азот), а также случайные примеси (хром, никель, медь и др.).Основное влияние на свойства сталей оказывает углерод. С его увеличением повышаются твердость и прочность, но при этом уменьшаются вязкость и пластичность (рис. 37). Прочность (sв) достигает максимального значения при содержании углерода примерно 0,9 %. С его увеличением повышается порог хладноломкости и уменьшается ударная вязкость. Углерод также оказывает влияние и на технологические свойства: при его повышении сталь снижает способность деформироваться в горячем и особенно холодном состояниях, затрудняется свариваемость.Примеси в сталях подразделяются на полезные, вредные и случайные.
Сталь (польск.P stal,P от нем.P Stahl) деформирующийся (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2,14 %) и другими элементами.Стали, как наиболее широко используемые материалы, представлены в современной технике значительным числом марок (составов), исчисляемых тысячами, причем оно постоянно увеличивается в соответствии с возникающими новыми разнообразными требованиями многих отраслей промышленности. В связи с этим, характеризовать стали по одному какому-либо признаку, одинаковому для всех марок, сложно. Наиболее рациональным подходом при решении этой задачи является распределение сплавов по свойствам, наиболее характерным для отдельных групп с классификацией по следующим основным признакам: химическому составу; структуре; степени раскисления; качеству; назначению.По химическому составу стали классифицируются на углеродистые и легированные. У обеих групп различаются низкоуглеродистые (С < 0,3 %), среднеуглеродистые (С = 0,3 0,7 %) и высокоуглеродистые (С > 0,7 %). У легированных сталей, в зависимости от введенных элементов, различаются группы хромистых, хромоникелевых и многих других. По количеству легирующих элементов стали могут быть низколегированными (менее 5 %), среднелегированными (5 10 %), высоколегированными (более 10 %).По структуре стали систематизируются в отожженном и нормализованном состояниях. В зависимости от структуры в отожженном (равновесном) состоянии они могут быть следующих классов: доэвтектоидные, имеющие структуру избыточного феррита; эвтектоидные, структура которых состоит из перлита; заэвтектоидные, в структуре которых имеются вторичные (выделяющиеся из аустенита) карбиды; ледебуритные, содержащие в структуре первичные (эвтектические) карбиды; аустенитные, со структурой аустенита; ферритные, со структурой феррита.Углеродистые стали могут быть первых трех классов, а легированные всех классов.По степени раскисления стали делятся на спокойные, полуспокойные и кипящие.Раскислением называется процесс удаления кислорода из жидкого металла более активными (чем железо) элементами, иначе сталь хрупко разрушается при горячей деформации.Спокойные стали раскисляются алюминием, марганцем и кремнием. Они содержат мало кислорода и затвердевают спокойно, без выделения газов. Содержание кремния в таких сталях обычно составляет 0,12 0,35 %, что повышает предел текучести, но снижает пластичность.Кипящие стали раскисляются только марганцем. Перед разливкой они содержат повышенное количество кислорода, который при кристаллизации взаимодействуя с углеродом удаляется в виде углекислого газа. Выделение газа создает впечатление, что сталь кипит. Кипящие стали сравнительно дешевые. Они производятся низкоуглеродистыми и практически без кремния (менее 0,07 %). Полуспокойные стали раскисляются алюминием и марганцем и занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими.По качеству стали классифицируются на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особовысококачественные. Под качеством понимается совокупность свойств, определяемых процессом ее производства, и зависит от химического состава, строения, содержания газов (кислорода, водорода, азота) и вредных примесей (серы и фосфора). Так как газы относятся к трудноопределяемым компонентам, то разделение сталей по качеству производится, в основном, по количеству вредных примесей. Стали обыкновенного качества содержат до 0,06 % серы и 0,07 % фосфора; качественные до 0,04 и 0,03 % соответственно; высококачественные не более 0,025 %; а особовысококачественные не более 0,015 % каждого. Стали обыкновенного качества выпускаются только углеродистыми (С < 0,5 %), качественные и высококачественные углеродистыми и легированными, особовысококачественные легированными.По назначению стали подразделяются на конструкционные, инструментальные и специальные.Наиболее распространенной группой является группа конструкционных сталей, из которых изготавливаются изделия промышленных предприятий, транспорта, строительства. Эти стали выдерживают значительные нагрузки, обладают высокой прочностью и вязкостью, имеют высокую сопротивляемость динамическим и ударным воздействиям. Среди конструкционных сталей можно выделить цементуемые, улучшаемые, высокопрочные, рессорно-пружинные, строительные, арматурные, шарикоподшипниковые и другие.Инструментальные стали подразделяются на стали для режущего и измерительного инструмента, штампов холодного и горячего деформирования.К сталям специального назначения относятся жаростойкие и жаропрочные, коррозионностойкие, износостойкие, электротехнические и другие.
Комментариев нет:
Отправить комментарий