Ваша область: ?
Ваша область: ?

Часть 3. Газовые примеси в стали

Постоянные примеси

Качество стали зависит от многих аспектов, важнейшими из которых, является:

  • метод выплавки и разливки,
  • химический состав,
  • количество вредных примесей,
  • состав и количество легирующих элементов.

Наличие в стали и сплавах технологических примесей неизбежно, а их удаление достаточно проблематично, как при выплавке (фосфор, сера) , так и при раскислении (кремний, марганец), и из смеси материалов (легированный металлический лом), загруженных в плавильную печь для получения металла определённого состава  ( никель, хром и др.)

Неизменными примесями считается: углерод, марганец, кремний, сера, фосфор (переходят в сталь из руды, топлива, либо дополнительно вводятся в жидкий металл, в качестве раскислителя) ,и газы: кислород, азот, водород.

 

Данные газы поступают в сталь при ее выплавке и создают в ней пустоты, которые портят внутреннюю структуру. Обычно их содержание в углеродистой стали очень не велико (Н- до 0,001%, О- до 0,01, N- до 0,01%), и не определяется даже химическим анализом.

Качество готовой продукции зависит от качества поверхности и внутренней структуры слитка, который в свою очередь зависит от свойств исходного сырья, на служебные свойства которого значительно влияет количество кислорода.

В том случае, если к началу кристаллизации стали количество кислорода выше допустимого максимума, его избыток может выделяться из перенасыщенного раствора в виде газообразного оксида углерода и неметаллических образований.

Основной функцией и целью раскисления является получение стали с минимально возможным содержанием эндогенных образований с наиболее подходящей формой и свойствами.

 

Эндогенные образования - это продукты взаимодействия кислорода, серы, фосфора, углерода и азота с другими компонентами. Важно, что даже малое количество таких газов отрицательно сказывается на свойствах металла.

Азот и кислород 

Обычно их содержание в углеродистой стали очень не велико (Н- до 0,001%, О- до 0,01, N- до 0,01%), и не определяется даже химическим анализом.


 

Азот «N»- 2-х атомный газ, плотность – 1,649*10-3 г/см3, t плавления – (-209,9) °С, t кипения – (- 195,7) °С.,

 

 

 

 Кислород «О» -бесцветный газ, плотность -1,42897 кг/м³, t плавления – (- 218,9) °С, t кипения – (-182,96) °С.

 

 

Кислород «О» и азот «N» - в несвязанном состоянии существенно уменьшают показатели вязкости и пластичности стали, а увеличенное количество водорода «Н» повышает хрупкость и способствует образованию флокенов.
N и О образуют в дефектах сплава непрочные образования (окислы, нитриды). Данные образования служат концентраторами напряжений и существенно снижают показатели выносливости и вязкости металла.

Данные примеси уменьшают сопротивляемость хрупкому разрушению.
Увеличение содержания азота приводит к деформационному старению металла.
Максимально допустимое содержание кислорода в сталях составляет 0,2%, в металле, как правило, не более 0,05%.


ВОДОРОД

 

Водород «Н»- бесцветный газ, плотность - 0,0000899 (при 273 K (0 °C)) г/см³, t плавления – (- 259,14) °С, t кипения – (-252,87) °С.

 

 

Максимально допустимое содержание водорода в сталях составляет - 3-20 см3/100 г.

 

Водород - очень вредная примесь, которая приводит к охрупчиванию стали и образованию флокенов, которые приводят к разрушению металла.

Охрупчивание — увеличение хрупкости стали из-за изменения ее свойств (в следствии снижения или потери пластичности, вязкости, в результате старения, понижения температуры или высокой скорости нагружения.

 

Повышенное содержание водорода «Н» повышает хрупкость и способствует образованию флокенов.

 

Флокен (в переводе с немецкого Flocken - хлопья) тонкие овальные или округлые трещинки, в виде пятна – хлопья серебристо-белого цвета.

флокены

Металл, который имеет в своей структуре флокены - в промышленности не используют.

 


При нахождении водорода в верхнем слое – его удаляют нагреванием до 150…180 .
Наиболее эффективным методом удаления азота и водорода является вакуумирование –снижение давления над жидким металлом.

чистый водород

 

 

 

 
 

 

Опубликовано: 11.02.2016

Поделиться:

Вернуться к списку новостей

ХОТИТЕ ПЕРЕЗВОНИМ ВАМ В
ТЕЧЕНИЕ 3 МИНУТ?