Свойства сталей

В любом металле и сплаве имеются примеси. Они делятся на:

- постоянные, присутствие которых обусловлено наличием в рудах и способом производства;

- скрытые, чаще всего это газовые включения;

- случайные элементы, которые могут присутствовать в той иди иной ру­де или попадают вместе со скрапом;

- легирующие элементы.

Легирующими называют элементы, специально вводимые в сталь в определенных количествах в целях изменения ее состава и структуры и придания тех или иных физико-механических свойств.

Стали со специально введенными легирующими элементами называют легированными. Легирующими элементами являются Сг, Ni, Ti, W, V, Mo, Al, Si, Co, Mn, Си и др. Количество их может колебаться от долей до десятков процентов, что зависит от требуемых свойств.

Легирующие элементы в сталях, которые становятся многокомпонентными системами, могут находиться в них:

- свободном состоянии (образуют механические смеси);

- в форме интерметаллидных соединений с железом или между собой (NiTi и др.);

- в виде оксидов, сульфидов и других неметаллических включений (со­единения с кислородом, серой). Их тем меньше, чем более раскислена сталь, при плавке в электропечах, вакуумной плавке;

- в карбидной фазе в виде раствора в Fe₃C или в виде специальных карбидов (специальными карбидами. называют соединения легирующего элемента с углеродом);

- форме раствора в Fe (твердые растворы).

В сталях в основном легирующие элементы или растворяются в фазах (феррите, аустените, цементите), упрочняя их, или образуют специальные карбиды, что также упрочняет сталь.

Влияние легирующих элементов начинается уже при выплавке, когда в сталь добавляют некоторые элементы для раскисления, для измельчения зерна. Для этих целей используют Ti, А1, Si, Mn, редкоземельные элементы, бор. Из­вестно, что стали с более мелким зерном обладают большейпрочностью и пла­стичностью.

Легирование приводит к упрочнению сталей, так как:

- упрочняются фазы при растворении в них легирующих элементов;

- создаются вторые фазы: карбиды, интерметаллиды и др.

При этом очень важны их дисперсность, строение (морфология), их стабильность (прочность металлических связей).

Легирующие элементы сильно влияют на прокаливаемость стали. Вообще, на этот показатель свойств стали влияют состав, однородность, размер зерен.

Но наиболее существенно влияет химический состав. Поэтому в некото­рые стали (например, углеродистые инструментальные, прокаливаемость кото­рых низка) вводят небольшое количество Cr или других элементов (около 1-2%).

Итак, легирующие элементы сильно влияют на структуру и свойства ста­лей. Практически соответствующим легированием можно получать стали с самым разнообразным набором физико-механических свойств.

Таким образом знание процессов структурообразования, влияние структурных составляющих и химических элементов на свойства железоуглеродистых сплавов позволяет разрабатывать передовые технологии производства стали в соответствии с предъявляемыми требованиями современного строительства.