Влияние примесей на качество стали

В сталях всегда присутствуют примеси, которые делятся на четыре группы:

1) Постоянные примеси: кремний, марганец, сера, фосфор.

Марганец и кремний вводятся в процессе выплавки стали и являются технологическими примесями. Содержание марганца не превышает 0,5…0,8 %. Повышает прочность, не снижая пластичности, и резко снижает красноломкость стали, вызванную влиянием серы. При со­держании марганца более 1,8% сталь становится хрупкой.

Красноломкость – повышение хрупкости при высоких температурах.

Содержание кремния не превышает 0,35…0,4 %. Кремний повышает плотность и прочность стали, но наблюдается некоторое снижение пластичности, что снижает способность стали к вытяжке.

Содержание фосфора в стали 0,025…0,045 %. Фосфор, растворяясь в феррите, искажает кристаллическую решетку и увеличивает предел прочности и предел текучести, но снижает пластичность и вязкость. Повышение содержания фосфора на каждую 0,01 % повышает порог хладоломкости на 20…25^oС.

Содержание серы в сталях составляет 0,025…0,06 %. Сера – вредная примесь, попадает в сталь из чугуна. Сера снижает механические свойства, особенно ударную вязкость и пластичность, а так же предел выносливости. Она ухудшают свариваемость и коррозионную стойкость.

2) Скрытые примеси - газы (азот, кислород, водород) – попадают в сталь при выплавке.

Азот в несвязанном состоянии способствует старению стали и делает ее хрупкой, особенно, при низких температурах.

Водород приводит к снижении пластических свойств стали.

Кислород – повышает хрупкость стали.

3) Специальные примеси – специально вводятся в сталь для получения заданных свойств. Примеси называются легирующими элементами, а стали - легированные сталями.

Назначение легирующих элементов.

Хром - основной легирующий элемент (0,8…1,2)%.;повышает твердость и прочность стали. При значительном содержании (до 10%) он придаёт металлу окалиностойкость, снижает пластичность и вязкость стали.

Никель - не ухудшая свариваемости стали, увеличивает ее пласти­ческие и прочностные свойства.

Молибден - повышает прочность и твердость стали, делая её теплоустойчивой, увеличивает несущую способность конструкций при ударных нагрузках и высоких температурах. В то же время, он затрудняет сварку, так как активно окисляется и выгорает.

Ванадий - повышает вязкость и пластичность стали и улучшает ей структуру. Способствует закаливаемости, что ухудшает сваривае­мость.

Вольфрам - увеличивает твердость и работостойкость стали при высоких температурах.

Медь - несколько повышает прочность стали, но меньше, чем марга­нец и кремнии, увеличивает стойкость ее против коррозии. Избыточ­нее содержание меди (более 0,7&) способствует старению стали и несколько ухудшает ее свариваемость.

Титан и ниобий повышают коррозионные свойстве стали.

Добавка свинца, кальция – улучшает обрабатываемость резанием.

4) Случайные примеси