Влияние постоянных примесей на свойства стали

Азот – в несвязанном состоянии способствует старению стали и делает её хрупкой, поэтому его должно быть не более 0,009%. В химически связанном состоянии с алюминием, ванадием, титаном и др. является легирующим элементом, способствую получению мелкозернистой структуры и улучшению механических свойств.

Фосфор – вредная примесь – повышает хрупкость стали, особенно при пониженных температурах (хладноломкость). Но при наличии алюминия может служить легирующим элементом, повышая коррозионную стойкость сталей (атмосферостойкие стали).

Сера – делает сталь красноломкой (склонной к образованию трещин при температурах 800–1000°С). Важно для сварных конструкций. Содержание серы и фосфора в стали ограничивается и должно составлять не более 0,03–0,05% в зависимости от марки стали.

Кислород действует подобно сере, но в большей степени, и повышает хрупкость стали.

Водород снижает сопротивление стали хрупкому разрушению, снижает временное сопротивление и ухудшает пластические свойства.

Модифицирование стали

Основные способы модифицирования структуры и свойств стали:

1. Легирование;

2. Термическая обработка;

3. Термомеханическая обработка (ТМО);

4. Химико-термическая обработка (ХТО).

Легирование

Кремний (С) 0,5…1,2 % – раскисляет сталь, т.е. связывает избыточный кислород, повышает её прочность, снижает пластичность, ухудшает при повышенном содержании свариваемость и коррозионную стойкость;

Марганец (Г) 0,8…1,8 % – повышает прочность, является хорошим раскислителем, соединяясь с серой снижает вредное влияние. При содержании марганца свыше 1,5% сталь становится хрупкой;

Медь (Д) – несколько повышает прочность стали и увеличивает её стойкость против коррозии. Избыточное содержание меди (свыше 0,7 %) способствует старению стали и повышает её хрупкость;

Хром (Х) 0,8…1,1 % и Никель (Н) 0,5…4,5% – повышают прочность стали без снижения пластичности и улучшают её коррозионную стойкость;

Ванадий (Ф) 0,1…0,3 % и Молибден (М) 0,15…0,4 % – увеличивают прочность почти без снижения пластичности и предотвращают разупрочнение термообработанной стали при сварке;

Алюминий (Ю) – хорошо раскисляет сталь, нейтрализует вредное влияние фосфора, повышает ударную вязкость.

Примеры маркировки легированной стали:

1. 13Х11Н2В2МФ означает, что в стали:

- В среднем 0,13% углерода;

- 11% хрома;

- 2% никеля;

- 2% вольфрама;

- До 1% молибдена и ванадия.

2. Сталь конструкционная низколегированная 08Г2С означает, что в стали:

- В среднем 0,08% углерода;

- В среднем 2% марганца;

- До 1% кремния.