Кислород

Кремний

Кремний вводят для раскисления стали. При раскислении он в расплаве образует оксиды SiO₂, которые являются центрами кристаллизации аустенита при затвердевании расплава.

Оксиды кремния хрупкие как при низких, так и при высоких температурах, поэтому они дробятся при прокатке и их осколки располагаются в строчки в направлении проката. Такое их расположение может привести к образованию полосчатой структуры в малоуглеродистых сталях.

Содержание кремния в конструкционных сталях ограничено 0,6 %, так как при больших концентрациях он снижает вязкость стали. В инструментальных сталях, если кремний не является легирующим элементом, его содержание допускается в пределах 0,17 – 0,37 %.

Кислород в стали всегда является нежелательной примесью. Он попадает в сталь как из шихтовых материалов, так при технологическом процессе выплавки.

В жидком состоянии при 1600 ^o С растворимость кислорода составляет ~ 24 вес. %. Максимальная растворимость кислорода в аустените при 1345 ^o С равна всего лишь 0,003 вес. %. В феррите растворимость кислорода повышается и при 700 ^oС составляет 0,008 %.

С железом кислород образует ряд окислов: вьюстит (FeO), магнетит (Fe₃O₄) и гематит (Fe₂O₃).

Из диаграммы состояний (рис. 68) видно, что кислород имеет низкую растворимость в твердом состоянии стали. За пределами растворимости он образует указанные выше окислы. Ввиду высокой ликвационной способности он образует окислы, которые располагаются преимущественно по границам зерен, где его концентрация достигает предела растворимости.

Рис. 69. Влияние кислорода на температуру хрупко-вязкого перехода стали

Оксиды железа обладают низкой пластичностью и неглобулярную форму, благодаря чему они являются концентраторами напряжений, что вызывает хруп­кость стали. Кроме того, растворенный кислород повышает температуру хрупко-вязкого перехода (рис. 69).

Рис. 68. Диаграмма состояний Fe-O

Кислород удаляют из расплава стали в процессе выплавки при её раскислении марганцем и кремнием, при легированиии редкоземельными эле­ментами (мишметаллом), цирконием, вакуумированием при выплавке или разливке.