Ваша область
?Примеси в стали. Часть 1
Примеси стали
Сталь очень востребованный материал, обладающий высокими технологическими свойствами. Важнейшим преимуществом которого, является возможность получать в результате - материал с заданными свойствами и качеством, изменяя состав и вид обработки.
Стали бывают углеродистые и легированные.
Наиболее распространенные - это углеродистые стали, их характеристики и свойства зависят от количества углерода и наличия постоянных примесей, которые создают различные связи с железом и углеродом.
С целью усовершенствования технических характеристик металла его легируют, т.е вводится в состав более 1% различных примесей, как отдельных химических элементов, так и готовых комплексов.
В настоящее время со сталью соперничают легкие сплавы на основе алюминия, магния, титана, металлокерамические сплавы, полимеры, сочетание керамики с металлами различного назначения.
В особенных промышленных отраслях, возможности стали оказываются недостаточными, поэтому применяют сплавы на основе никеля, кобальта, либо других тугоплавких материалов.
Однако, сталь остается важнейшим материалам во многих отраслях промышленности, поэтому разнообразие ее свойств, за счет различных элементов, является исключительно важной задачей. А следовательно, легирование стали дополнительными элементами - это основной способ воздействие на технологический процесс в стали, влияющий на ее свойства.
Одной из проблем легирования стали, является изучение комплексного влияния нескольких содержащихся в стали химических элементов, поскольку усложняется роль структурных дефектов и взаимодействие электронных оболочек у атомов, легирующих элементов между собой, и с атомами основы. Из-за чего на данный момент невозможно спроектировать сталь с заданными свойствами.
Легирование стали дополнительными элементами - это основной способ воздействие на технологический процесс в стали, влияющий на ее свойства. В настоящее время механические , физические свойства чистого железа неизвестны, поскольку химически чистое железо не одним способом получить не удалось. На сегодняшний день неизвестно, как возможно спроектировать сталь с заданными свойствами.
Примеси
А теперь рассмотрим влияние примесей на свойства стали.
В сочетании с железом образует соединение FeС, которое называется цементитом.
При содержании углерода около 1,2% - увеличивается твердость. прочность, упругость стали, но снижается пластичность, свариваемость.
Кремний
Кремний переходит сталь в процессе ее раскисления. В рядовой стали содержание кремния составляет до 0,4%. Содержащийся в данном количестве кремний особого влияния на качество стали не имеет.
Но при более высоком содержании, кремний может улучшать упругие свойства стали, устойчивость к коррозии и к окислению при высоких температурах.
Марганец
Марганец переходит в сталь в процессе раскисления при плавке. Обычно содержание марганца в рядовой стали - 0,5-0,8% ( существенного воздействия данное количество не имеет).
При более высоком содержании Mn, он образует с Fe твердый раствор, увеличивающий твердость и прочность стали, и не очень уменьшая пластичность. Также Марганец способен объединять серу, что предотвращает появление плохой связи FeS. Поэтому, марганец делает сталь более твердой и устойчивой к износу ( при высоком содержании).
Сера
Сера способна сделать сталь более хрупкой при высокой температуре. Из-за серы снижается сопротивление усталости и устойчивость к коррозии.
Максимально допустимое содержание серы в углеродистых сталях -0,07%.
Фосфор
Фосфор образует с железом соединение Fe3P, которое имеет очень хрупкую кристаллическую решетку, из-за чего сталь становится хрупкой при низких температурах. Особенно это проявляется при высоком содержании углерода в стали.
Сера и фосфор – являются вредным примесями.
Конечно мы рассмотрели не все возможные примеси, но в последующих публикациях мы продолжим изучать влияние других легирующих элементов на свойства стали и изделий из нее.
Опубликовано: 29.01.2016
Поделиться:
