Влияние постоянных примесей на свойства стали

Постоянными примесями сталей считают марганец, кремний, фосфор, серу, а также газы (водород, азот, кислород).

Обычно содержание этих элементов ограничивается следующими верхними пределами, %: 0,8 Мn; 0,5 Si; 0,05 Р; 0,05 S.

При большем содержании их сталь следует отнести к сорту леги­рованных, когда эти элементы введены специально (отсюда и назва­ние легированные стали или специальные стали).

Марганец. Этот элемент вводят в любую сталь для раскисления. Марганец заметно влияет на свойства стали, повышая прочность в горячекатаных изделиях, изменяя и некоторые другие свойства.

Кремний. Влияние начальных присадок кремнияаналогично влиянию марганца.

Фосфор вызывает хладноломкость стали (т.е. повышает температур перехода в хрупкое состояние). Таким образом, фосфор является вредным элемен­том. Следует отметить, что в отдельных случаях фосфор желательный

элемент, так как он, создавая хрупкость, облегчает обрабатываемость стали режущим элементом, а в присутствии меди повышает сопротивление коррозии.

Сера. Как и фосфор, сера попадает в металл из руд, атакже из печных газов — продукт горения топлива (SO₂). Сера вызывает такое явление, как красноломкость (т.е. процесс охрупчивания при высоких температурах).

«Газы». Водород, азот и кислород содержатся в стали в неболь­ших количествах, зависящих от способа производства.

Водород, азот, кислород могут присутствовать в следующих формах: находиться в различных несплошностях (газообразном со­стоянии), находиться в α-твердом растворе; образовывать различные соединения, так называемые неметаллические включения (нитриды, оксиды).

Наличие большого количества кислорода может привести к чрез­вычайно опасным внутренним надрывам в металле (флокенам).

Образованные азотом и кислородом хрупкие неметаллические включения ухудшают свойства металла.

Из сказанного следует, что наличие водорода, азота и кислорода в металле ухудшает его свойства.

Примеси цветных металлов. Переплавка бытового и машино­строительного лома приводит к загрязнению стали примесями цвет­ных металлов (Сu, Pb, Zn, Sb, Sn и др.). Обычно содержание этих элементов невелико — сотые и даже тысячные доли процента (кроме меди, содержание которой достигает 0,1—0,2 %). При таком их количестве влияние их на механические свойства практически не сказывается, однако, тщательно поставленные опыты показывают, что все цветные примеси повышают порог хладноломкости.