Влияние химических элементов на свойства стали

УглеродC – 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

КремнийSi 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.

ФосфорP 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

ХромCr 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

МолибденMo способствует получению мелкозернистой структуры;

сталь, содержащая Mo, хорошо обрабатывается.

· Mo замедляет рост зерна при нагреве

· повышает прочность стали при повышенных температурах

АлюминийAl 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

КилородO ₂ - вредная примесь:

· придает старение,

· красноломкость,

· снижает ударную вязкость

ВодородH₂

· 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.

ВольфрамW увеличивает прокаливаемость стали, повышает сопротивление

стали к коррозии и истиранию, обеспечивает прочность при высоких

температурах, уменьшает свариваемость.