Вплив домішок

 

У сталях завжди присутні домішки, які діляться на чотири групи. 1.Постійні домішки: кремній, марганець, сірка, фосфор.

Марганець і кремній вводяться в процесі виплавки сталі для розкислення, вони є технологічними домішками.

Зміст марганцю не перевищує 0,5...0,8%. Марганець підвищує міцність, не знижуючи пластичності, і різко знижує червоноламкість сталі, викликану впливом сірки. Він сприяє зменшенню змісту сульфіду заліза FeS, тому що утворює із сіркою сполуку сульфід марганцю MnS. Частки сульфіду марганцю розташовуються у вигляді окремих включень, які деформуються й виявляються витягнутими уздовж напрямку прокатки.

Зміст кремнію не перевищує 0,35...0,4%. Кремній, дегазуючи метал, підвищує щільність злитка. Кремній розчиняється у фериті й підвищує міцність сталі, особливо підвищується границя текучості. Але спостерігається деяке зниження пластичності, що знижує здатність сталі до витяжки.

Зміст фосфору в сталі 0,025…0,045%. Фосфор, розчиняючись у фериті, спотворює кристалічну решітку й збільшує межу міцності і границю текучості, але знижує пластичність і в'язкість.

Розташовуючись поблизу зерен, збільшує температуру переходу в тендітний стан, викликає холодноламкість, зменшує роботу поширення тріщин, Підвищення змісту фосфору на кожну 0,01 % підвищує поріг холодноламкості на 20...25^oС.

Фосфор має схильність до ліквації, тому в центрі злитка окремі ділянки мають різко знижену в'язкість.

Для деяких сталей можливе збільшення змісту фосфору до 0,10...0,15%, для поліпшення оброблюваності різанням.

S – зменшується пластичність, зварюваність і корозійна стійкість. Р-спотворює кристалічну решітку.

Зміст сірки в сталях становить 0,025…0,06%. Сірка – шкідлива домішка, що попадає в сталь із чавуну. При взаємодії із залізом утворюється хімічна сполука – сульфід сірки FeS, що, у свою чергу, утворює із залізом легкоплавку евтектику з температурою плавлення 988^oС. При нагріванні під прокатку або малодоходний евтектика плавиться, порушуються зв'язки між зернами. При деформації в місцях розташування евтектики виникають надриви й тріщини, заготівля руйнується – явище червоноламкості.

Червоноламкість – підвищення крихкості при високих температурах.

Сірка знижує механічні властивості, особливо ударну в'язкість, а також пластичність, і так само границю витривалості. Вона погіршує зварюваність і корозійну стійкість.

2. Сховані домішки - гази (азот, кисень, водень) – попадають у сталь при виплавці.

Азот і кисень перебувають у сталі у вигляді тендітних неметалічних включень: окислів (FeO, SiO₂, Al₂O₃ ) нітридів (Fe ₂N), у вигляді твердого розчину або у вільному стані, розташовуючись у дефектах (раковинах, тріщинах).

Домішки впровадження (азот N, кисень ПРО) підвищують поріг холодноламкості й знижують опір тендітному руйнуванню. Неметалічні включення (окисли, нітриди), будучи концентраторами напруг, можуть значно понизити границю витривалості й в'язкість.

Дуже шкідливим є розчинений у сталі водень, що робить сталь значно крихкою. Він приводить до утворення в качаних заготівлях і куваннях флокенів.

Флокени – тонкі тріщини овальної або округлої форми, що мають у зламі вид плям – пластівців сріблистого кольору.

Метал із флокенами не можна використовувати в промисловості, при зварюванні утворяться холодні тріщини в наплавленому й основному металі.

Якщо водень перебуває в поверхневому шарі, то він віддаляється в результаті нагрівання при 150…180 С, краще у вакуумі мм рт. ст.

Для видалення схованих домішок використовують вакуумування.

3. Спеціальні домішки – спеціально вводяться в сталь для одержання заданих властивостей. Домішки називаються легуючими елементами, а сталі - леговані сталями.