Ваша область
?Частина 3. Газові домішки у сталі
Постійні домішки сталі
Якість сталі залежить від багатьох аспектів, важливишими з яких є:
- метод виплавки і розливання,
- хімічний склад,
- кількість шкідливих домішок,
- склад і кількість легуючих елементів.
Наявність в сталі і сплавах технологічних домішок неминуче, а їх видалення досить проблематично, як при виплавці (фосфор, сірка), так і при раскислении (кремній, марганець), і з суміші матеріалів (легований металевий лом), завантажених в плавильну піч для отримання металу певного складу (нікель, хром та ін.)
Незмінними домішками вважається: вуглець, марганець, кремній, сірка, фосфор (переходять в сталь з руди, палива, або додатково вводяться в рідкий метал, як раскислителя), і гази: кисень, азот, водень.
Дані гази надходять в сталь при її виплавці і створюють в ній порожнечі, які псують внутрішню структуру. Зазвичай їх зміст в вуглецевої сталі дуже не велика (Н до 0,001%, О до 0,01, N- до 0,01%), і не визначається навіть хімічним аналізом.
Якість готової продукції залежить від якості повехні і внутрішньої структури злитка, який в свою чергу залежить від властивостей вихідної сировини, на службові властивості якого значно впливає кількість кисню.
У тому випадку, якщо до початку кристалізації стали кількість кисню вище допустимого максимуму, його надлишок може виділятися з перенасиченого розчину у вигляді газоподібного оксиду вуглецю і неметалевих утворень.
Основною функцією і метою розкислення є отримання сталі з мінімально можливим вмістом ендогенних утворень з найбільш придатною формою і властивостями. Ендогенні утворення - це продукти взаємодії кисню, сірки, фосфору, вуглецю і азоту з іншими компонентами. Важливо, що навіть мала кількість таких газів негативно позначається на властивостях металу.
Азот і кисень
Зазвичай їх зміст в вуглецевої сталі дуже невелика (Н до 0,001%, О до 0,01, N- до 0,01%), і не визначається навіть хімічним аналізом. Азот «N»- 2-х атомний газ, щільність - 1,649 * 10-3 г / см3, t плавлення - (-209,9) ° С, t кипіння - (- 195,7) ° С. Кисень «О» -безбарвний газ, щільність -1,42897 кг / м³, t плавлення - (- 218,9) ° С, t кипіння - (-182,96) ° С.
Кисень «О» і азот «N» - в незв'язаному стані істотно зменшують показники в'язкості і пластичності стали, а збільшена кількість водню «Н» підвищує крихкість і сприяє утворенню флокенов.
N і О утворюють в дефектах сплаву неміцні освіти (оксиди, нітриди). Дані освіти служать концентраторами напружень і істотно знижують показники витривалості і в'язкості металу.
Дані домішки зменшують опірність крихкому руйнуванню.
Збільшення вмісту азоту призводить до деформаційного старіння металу.
Максимально допустимий вміст кисню в сталях становить 0,2%, в металі, як правило, не більше 0,05%.
ВОДЕНЬ
Водень-безбарвний газ, щільність - 0,0000899 (при 273 K (0 ° C)) г/см³, t плавлення - (- 259,14) ° С, t кипіння - (-252,87) Максимально допустимий вміст водню в сталях становить - 3-20 см3 / 100 г. Водень - дуже шкідлива домішка, яка призводить до охрупчіванію стали і утворення флокенов, які призводять до руйнування металу. Охрупчивание - збільшення крихкості стали через зміну її властивостей (у слідстві зниження або втрати пластичності, в'язкості, в результаті старіння, зниження температури або високої швидкості навантаження.
Підвищений вміст водню «Н» підвищує крихкість і сприяє утворенню флокенов. Флокен (в перекладі з німецького Flocken - пластівці) тонкі овальні або округлі тріщинки, у вигляді плями - пластівці сріблясто-білого кольору. Метал, котрий має у своїй структурі флокени - у промисловості не експлуатують. При знаходженні водню в верхньому шарі - його видаляють нагріванням до 150 ... 180.
Найбільш ефективним методом видалення азоту і водню є вакумування - зниження тиску над рідким металом.
Опубліковано: 11.02.2016
Поділитися:
