Характеристика углеродистой стали и влияние на нее примесей
Определение стали по углероду. Углеродистой сталью называется сплав железа с углеродом содержащий от 0,01 до 2% углерода, и с примесями марганца (0.3—0,9%), кремния (0,15—0,35%), серы (до 0,06%) и фосфора (до 0,07%). При этом главной составляющей, определяющей свойства стали, является углерод.
Значительное влияние на качество стали оказывают также содержащиеся в стали газы — кислород, азот и водород.
По содержанию углерода различают сталь низкоуглеродистую (до 0,25% углерода), среднеуглеродистую (от 0,25 до 0.6% углерода) и высокоуглеродистую (от 0,6 до 2% углерода).
Воздействие примесей на свойства стали. Углерод С чаще находится в стали в виде химического соединения Fe3C, называемого цементитом. С увеличением количества углерода до 1,2% твердость, прочность и упругость стали возрастают, пластичность, сопротивляемость удару, обрабатываемость и свариваемость ухудшаются.
Марганца в обыкновенной углеродистой стали содержится до 1%. Его вводят при раскислении жидкой стали ферромарганцем, что повышает прочность стали.
Кремний вводят в сталь как активный раскислитель, восстанавливающий железо из окислов и способствующий получению плотного слитка. В мартеновской стали содержится 0,12—0,35% кремния, а в бессемеровской — 0,1— 0,35%. Пониженное содержание кремния указывает на недостаточную раскислешюсть стали.
Сера находится в стали в виде сульфида железа FeS, относится к вредным примесям, повышает хрупкость стали при высоких температурах (красноломкость), но она увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость. В углеродистой стали серы допускается не более 0,06—0,07%.
Фосфор — вредная примесь, образует с железом кристаллы химического соединения FeP, растворимые в железе и очень хрупкие. Они располагаются по границам зерен, резко ослабляя связь между ними, вследствие чего сталь приобретает высокую хрупкость в холодном состоянии (хладноломкость).
В мартеновской стали содержится до 0,04—0,05% фосфора , а в бессемеровской— до 0,075—0,085%. Сера и фосфор, являясь вредными примесями, в то же время улучшают обрабатываемость стали на металлорежущих станках.
Газы в стали (кислород, азот и водород) ухудшают ее качество. Кислород и азот снижают ударную вязкость и прочность металла, а водород — прочность, относительное удлинение и сужение стали.
Классификация стали. По применению углеродистую сталь разделяют на конструкционную, инструментальную и сталь специального назначения, а по способу выплавки, от которого зависит качество металла, —на сталь обыкновенного качества, качественную и высококачественную.
Сплав. Сплавом называется сложное металлическое тело, состоящее из двух и более элементов, полученное их сплавлением, спеканием или другими методами. Металлические сплавы состоят из металлов, но могут содержать и неметаллические элементы; однако в этом случае обязательно сохранение сплавом свойств, присущих металлам. Сплавы отличаются от механических смесей и химических соединений.
Источник: Справочник по авиационным материалам и технологии их применения. 1979. Александров В.Г. Базанов Б.И.
Похожие материалы: