Влияние примесей в сталях

Примеси в сталях можно разбить на две группы: полезные (Ni, Si V, Cr V, Cr Mn C Mo) и вредные (H, N, S, O, P).

Углерод повышает прочность, а виде Fe₃С делает ее хрупкой.

Кремний (Si) – образует с O₂ тугоплавкие силикаты (SiO₂) являющийся центрами кристаллизации, уменьшающими величину зерна. Металл, имеющий мелкую структуру, является более прочным и пластичным. Кремний повышает механические свойства, но при содержании около 1% коррозионные свойства понижаются.

Марганец ( Mn ) – образует простые Mn₃C карбиды и легко растворяются в феррите и цементите, упрочняя их прослойки и являясь ценной легирующей добавкой, повышающей прочность и вязкость. При содержании Mn более 1÷1,5% сталь приобретает хрупкость.

Хром улучшает вязкость и коррозионную стойкость стали, хорошо растворяется в феррите, хорошо также растворяются в феррите Mo, Ni, W, V.

Кислород образует закись FeO, которая снижает механические свойства.

Рисунок 12. Схема строения зоны термического влияния сварного соединения.

Азот образует с Fe нитриды, которые расщепляют и блокируют зерна феррита, в следствии чего сталь становится малопластичный и вельми хрупкой. Азот способствует старению стали но делает сталь более прочной и износоустойчивой.

Сера образует FeS – сульфид железа. Наличие серы способствует образованию горячих трещин. Нейтрализуется марганцем.

Фосфор образует не стойкий раствор с ферритом, и вызывает сильный рост зерна. Фосфор повышает коррозионные свойства стали.

Железо в зависимости от температуры имеет следующие решетки:

до 911°С – объемно центрированный куб (α - железо);

от 911 до 1392°С (гамма - железо) гранецентрированный куб;

от 1392°С до 1536°С (температура плавления) объемно-центрированный куб (δ - железо).

Твердый раствор углерода в гамма – железо называют аустенитом.

Твердый раствор углерода и других легирующих элементов в α и δ – железе называют цементитом (карбид железаFe₃С). Механическую смесь феррита и цементита называют перлитом.