HomeСталь, сплавы › Свойства сталей в зависимости от состава

Свойства сталей в зависимости от состава

Свойства сталей в зависимости от составаТехнические стали отличаются от чистых железоуглеродистых сплавов тем, что содержат, кроме Fe и С, еще ряд элементов, неизбежно попадающих или умышленно вводимых в сплав в связи с условиями производства (плавки) и называемых обычно примесями.

 

Как известно, сталь получается из чугуна путем его передела в плавильных печах разного вида, с доведением содержания углерода и примесей до требуемого процента. Углерода (как указывалось выше) должно быть в стали не более 1,7%. Что касается примесей, то они могут быть разнообразными по природе и содержаться в различных количествах.

 

Например, в железо и его сплавы всегда попадают железоуглерооистые сплавы такие примеси, как кислород, водород, азот и др.; однако содержание их почти всегда бывает весьма незначительным (сотые доли процента и менее) и в практике они определяются лишь в специальных случаях.

 

Обычно же делается определение только так называемых нормальных примесей, к которым относят Si, Mn, Р и S. К ним следует отнести и кислород (02), который хотя и не определяется обычно-наряду с указанными четырьмя элементами, но весьма часто наблюдается в структуре в виде соединений — окислов.

 

При этом, для того чтобы эти элементы являлись именно примесями и не играли роли компонентов, образующих легированные стали, нужно, чтобы их содержание не превышало следующих

количеств:

 Si. . . . …..~0,3-0,4%

Мn………. ~ 0,5-0,8%

Р . . ……… ~0,05%

S……….. ~0,07%

О …….. ~0,05%

 

В этом случае их влияние на свойства сталей незначительно, и такие технические стали по своим свойствам весьма близки к чистым двойным железоуглеродистым сплавам. Эти технические стали и называют простыми углеродистыми в отличие от легированных, в которых некоторые из этих элементов присутствуют в большем количестве или к которым умышленно добавлены другие легирующие элементы.

 

Какое влияние могут оказывать нормальные примеси на сталь, укажем далее, здесь же рассмотрим, какими свойствами обладают простые углеродистые стали в связи с их составом (по углероду) и структурой.

 

Поскольку влияние нормальных примесей на техническую сталь незначительно, постольку и структура и свойства их могут характеризоваться почти так же, как и чистых двойных сплавов, т. е. соответственно диаграмме состояний и в связи с содержанием углерода.

 

Какие при этом получаются изменения свойств сталей в зависимости от содержания углерода после их медленного охлаждения (соответственно диаграмме равновесия), показывают кривые. Из фигуры видно, что физические свойства — плотность (удельный вес), электросопротивление и магнитные свойства (Вт, ВТ и Нс) — изменяются однозначно, немного отклоняясь от прямолинейной закономерности по Курнакову.

 

Из механических же свойств только твердость следует этому закону. Свойства же, определяемые методом растяжения (а9, ае), дают сильное отклонение: пластические свойства (8 и ф) резко снижаются примерно до 0,6-0,7% С и затем, по мере дальнейшего увеличения содержания углерода, незначительно изменяются, оставаясь на низком уровне. Это значит, что заэвтектоидные являются уже относительно хрупким материалом, что подтверждается и кривой изменения их ударной вязкости (ак).

 

В связи с этим находит себе объяснение и тот поворот в ходе изменения предела прочности на растяжение (ав), который наблюдается на кривой изменения этой величины: а„ доходит до некоторого максимума (около 1 % С) и далее снижается по мере увеличения содержания углерода. Известно, что при испытании на растяжение хрупких материалов получается преждевременное их разрушение (разрыв) и значение предела прочности обычно получается тем более сниженным, чем хрупче материал.

 

Эта хрупкость заэвтектоидных сталей объясняется повышенным количеством цементита. Известно, что в них присутствуют участки избыточного цементита (Цп), которые и вносят элемент хрупкости в сталь, если залегают в виде сплошной сетки (оболочек) вокруг зерен перлита.

 

Таким образом, из приведенных кривых изменений свойств сталей можно сделать следующее заключение. Медленно охлажденные (отожженные) стали, будучи при нормальной температуре двухфазными, имеют свойства, определяемые прежде всего свойствами и количеством составляющих фаз. Основной (преобладающей) фазой в сталях является феррит, свойства которого указываются величинами, приведенными на начальной ординате. Отметим (округленно) его механические свойства: Нв — 80; а, ~ 30 кг/мм\’1; 8 — 50 %; ф ~ 75%; ак ~ 20 кгм/см\’2.

 

Отсюда видно, что феррит является пластичной и относительно мягкой и малопрочной фазой, сообщающей и сталям эти качества. Добавка же твердого и хрупкого цементита изменяет свойства стали в сторону повышения твердости и прочности при снижении пластичности, и когда последняя принимает низкие значения и сплав становится хрупким, то снижается прочность.

 

Подобная закономерность изменения свойств двухфазных сплавов наблюдается во всех технических сплавах, как это указано далее при рассмотрении цветных сплавов. Только твердость (в отличие от прочности) неуклонно растет по мере увеличения количества второй (твердой ) фазы. Такое же неуклонное изменение свойства от феррита по мере увеличения углеродистой фазы наблюдается, и в ряде прочих физических и химических свойств сталей.

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.