Влияние легирующих элементов на свойства сталей

Углерод является основным химическим элементом, определяющим свойства стали. С увеличением в стали содержания углерода возрастают твердость, временное сопротивление разрыву, предел текучести, но вместе с тем, снижается пластичность стали (уменьшается показатель относительного удлинения), понижается ударная вязкость и ухудшается свариваемость. Содержание углерода в сталях, предназначенных для изготовления сварных строительных конструкций, должно быть не более 0,22%.
Марганец, являющийся неизбежной примесью в стали, широко применяется в качестве легирующего элемента. Марганец ослабляет вредное влияние серы, повышает прочность, твердость и режущие свойства стали. Содержание марганца в углеродистой строительной стали составляет 0,4—0,65%. Более высокий процент марганца содержится только в низколегированной и легированной стали.
Кремний, так же как и марганец, увеличивает твердость стали и повышает предел текучести при растяжении. Кремний ухудшает свариваемость стали.
Хром применяется как легирующий элемент. Введение его в сталь увеличивает ее прочность и твердость, повышает стойкость на истирание. Сталь, содержащая значительное количество хрома, становится нержавеющей и жаростойкой.
Хромистые стали применяются для изготовления шестерен, валиков, коленчатых валов, шатунов, а также инструмента — зубил, обжимок, сверл, штампов для ковочных машин, накатных плашек, волочильных досок, калибров и др. Хромистые (нержавеющие) стали применяются также для изготовления хирургического инструмента, ножей, вилок и пр.
Никель применяется при выплавке низколегированной и легированной стали, в которой содержание его достигает 5%. Каждый процент никеля до 5%, добавленный в углеродистую сталь, увеличивает предел текучести и временное сопротивление разрыву при растяжении на 3—4 кг/мм2. Сталь, содержащая никель, сохраняет высокие значения ударной вязкости при отрицательной температуре.
Из никелевой стали изготовляют шестерни, диски и лопатки турбин, паровозные детали, коленчатые валы, оси, шатуны и др.
Сера и фосфор являются вредными примесями в стали. Сера понижает пластичность, прочность и сопротивление истиранию. Сталь с повышенным содержанием серы обладает свойством красноломкости, т. е. способностью при температуре красного каления проявлять пониженную прочность и вязкость. Поэтому во время ковки она дает трещины. При сварке стали со значительным содержанием серы в сварных швах и в прилегающих к ним участках металла могут образоваться так называемые горячие трещины, что снижает прочность конструкции. Поэтому содержание серы в стали, применяемой для изготовления сварных конструкций, не должно превышать 0,055%.
Фосфор в отличие от серы придает стали хладноломкость — способность легко подвергаться хрупкому разрушению при низкой температуре. Повышенное содержание фосфора особенно недопустимо в сталях, идущих на изготовление конструкций, которые в процессе эксплуатации подвергаются действию динамических нагрузок, а также конструкций, работающих при низких температурах. В строительной стали содержание фосфора не должно превышать 0,050%.
Благодаря легкости нарезания метчиками и получению качественной резьбы сталь с повышенным содержанием фосфора применяется для изготовления гаек.

загрузка...

Похожие сообщения

Написать комментарий

Комментариев нет коммент.

Написать ответ


[ Ctrl + Enter ]