Примеси в стали — Влияние структуру и свойства стали

Примеси в стали — Влияние на структуру и свойства стали 2.65, 66 [c.645]

Влияние химического состава на структуру и свойства стали. В гл. III было указано, что в углеродистой стали, кроме основных компонентов — железа и углерода, содержится небольшое количество обычных примесей, газов и неметаллических включений, которые наряду с углеродом оказывают влияние на структуру, механические, технологические и эксплуатационные свойства стали. [c.143]

Кроме углерода, на структуру и свойства стали оказывают влияние обычные примеси. Из них полезными являются марганец и кремний, которые вводят в сталь [c.145]

Оценивая влияние на структуру и свойства стали вредных примесей, газов и неметаллических включений, можно сделать вывод, что чем меньше их в стали, тем качество стали выше. [c.147]

Влияние способа выплавки и раскисления на структуру, и свойства стали. В зависимости от способа выплавки стали классифицируют на мартеновские (основные и кислые), конвертерные (бессемеровские и томасовские) и электростали (кислые и основные). Стали, выплавленные различными способами, отличаются большим или меньшим содержанием вредных примесей, газов и неметаллических включений. Наибольшую чистоту и наилучшие механические свойства имеют стали, выплавленные в электрических печах. У мартеновских сталей содержание вредных примесей и газов выше, чем у электросталей. Наибольшее количество вредных примесей и газов содержится в конвертерных сталях, выплавленных по обычной технологии. Содержание серы в них достигает до 0,065%, а фосфора до 0,08%. Механические свойства этих сталей ниже чем сталей, выплавленных в мартеновских [c.147]

В зоне термического влияния некоторых жаропрочных аусте-нитных сталей под действием термического цикла сварки снижаются пластические и прочностные свойства, что может повести к образованию в этой зоне трещин. Подобные изменения свойств основного металла вызываются развитием диффузионных процессов, приводящих к повышенной концентрации в металле околошовной зоны элементов (углерода, кислорода и др.), которые совместно с вредными примесями могут образовывать легкоплавкие эвтектики. При длительной эксплуатации в этой зоне могут выделяться мелкодисперсные карбиды и интерметаллиды, коагуляция которых приводит также к охрупчиванию металла. При сварке этих сталей для предупреждения образования горячих трещин в шве часто получают металл шва, по составу отличающийся от основного и имеющий двухфазную структуру. [c.356]

Структура и свойства нелегированных сталей прежде всего определяются содержанием в них углерода. Влияние углерода на механические свойства стали, а также на коррозионную стойкость зависит от вида обработки стали. Так, в отожженных сталях влияние углерода сказывается уже при содержании его в стали более 0,3—0,4%. Влияние остальных примесей (марганца, кремния, фосфора и серы) при содержании их не более 0,6—0,8% [c.15]

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 н 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 ( 56), здесь же рассмотрим какими свойствами обладают простые углеродистые стали в связи с их составом (по углероду) и структурой. [c.127]

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 фиг. 97. Из фигуры видно, что физические свойства — плотность (удельный вес), электросопротивление и магнитные свойства (В ,, и Hq) — изменяются однозначно, немного отклоняясь от прямолинейной закономерности по Курнакову. [c.127]

Большое влияние на свариваемость металлов и сплавов оказывает их химический состав. Это особенно наглядно видно на примере железоуглеродистых сплавов. Свариваемость углеродистой стали изменяется в зависимости от содержания основных примесей. Углерод является наиболее важным элементом в составе стали, определяющим почти все основные свойства стали в процессе обработки, в том числе и свариваемость. Низкоуглеродистые стали (С<0,25%) свариваются хорошо. Среднеуглеродистые стали (С <0,35%) также свариваются хорошо. Стали с содержанием С>0,35% свариваются хуже. С увеличением содержания углерода в стали свариваемость ухудшается. В околошовных зонах появляются закалочные структуры и трещины, а шов получается пористым. Поэтому для получения качественного сварного соединения возникает необходимость применять различные технологические приемы. Марганец не затрудняет сварку стали при содержании его 0,3...0,8%. Однако при повышенном содержании марганца (1,8...2,5%) прочность, твердость и закаливаемость стали возрастают, и это спо- [c.38]

Увеличение содержания углерода в стали приводит к повышению прочности и понижению пластичности (рис. 148). Приводимые механические свойства относятся к горячекатаным изделиям без термической обработки, т. е. при структуре пер-лит+феррит (или перлит+цементит). Цифры являются средними и могут колебаться в пределах 10% в зависимости от содержания примесей, условий охлаждения после прокатки и т. д.2. Если сталь применяют в виде отливок, то более грубая литая структура обладает худшими свойствами, чем это следует из рис. 148 (понижаются главным образом показатели пластичности). Существенно влияние углерода на вязкие свойства. Как видно из рис. 149, увеличение содержания угле- [c.181]

Кроме железа и углерода стали в своем составе, имеют некоторое количество так называемых постоянных примесей. Эти примеси оказывают различное влияние на структуру, а следовательно, и на свойства сталей. Неизбежными спутниками сталей являются сера, фосфор, марганец, кремний, а также углерод — необходимый компонент сталей, оказывающий основное влияние на их структуру и свойства. Чем больше содержание углерода, тем выше твердость и прочность стали, но тем ниже пластичность и вязкость (рис. 7.1). Наибольший предел прочности достигается при содержании углерода около 0,9 %. При дальнейшем увеличении количества углерода в структуре стали появляется вторичный цементит, располагающийся по границам зерен перлита в виде сетки. Из-за этого увеличивается твердость, но уменьшается прочность, так как цементит хрупок. Снижаются ударная вязкость КС (а ), относительное удлинение 5 и относительное сужение ф. [c.98]

Высоколегированные стали и сплавы составляют значительную группу конструкционных материалов. К числу основных трудностей, которые возникают при сварке указанных материалов, относится обеспечение стойкости металла шва и околошовной зоны против образования трещин, коррозионной стойкости сварных соединений, получение и сохранение в процессе эксплуатации требуемых свойств сварного соединения, получение плотных швов. При сварке высоколегированных сталей могут возникать горячие и холодные трещины в шве и околошовной зоне. С кристаллизационными трещинами борются путем создания в металле шва двухфазной структуры, ограничения в нем содержания вредных примесей и легирования вольфрамом, молибденом и марганцем, применения фтористо-кальциевых электродных покрытий и фторидных сварочных флюсов, использования различных технологических приемов. Присутствие бора может привести к образованию холодных трещин в швах и околошовной зоне. Предотвращение их появления достигается предварительным и сопутствующим подогревом сварного соединения свыше 250 — 300 °С. С помощью технологических приемов можно также предотвратить кристаллизационные трещины. В ряде случаев это достигается увеличением коэффициента формы шва, увеличением зазора до 1,5 — 2 мм при сварке тавровых соединений. Предварительный и сопутствующий подогрев не оказывает заметного влияния на стойкость против образования кристаллизационных трещин. Большое влияние оказывает режим сварки. Применение электродной проволоки диаметром 1,2 — 2 мм на умеренных режимах при минимально возможных значениях погонной энергии создает условия для предотвращения появления трещин. Предпочтение следует отдавать сварочным материалам повышенной чистоты. При сварке аустенитных сталей проплавление основного металла должно быть минимальным. Горячие трещины образуются [c.110]

Чем чище металлы, тем больше их сопротивление коррозии. Например, алюминий с 0,01 % примесей более стоек против коррозии в атмосферных условиях, чем технический алюминий с 0,05 о примесей. Чистые металлы корродируют в меньшей степени, чем их сплавы. Посторонние включения в значительной степени понижают коррозионную устойчивость металлов и сплавов. Степень влияния легирующих примесей на сопротивление металлических сплавов коррозии зависит не только от характера этих примесей, но и от их количества. Например, введение меди и хрома повышает коррозионную устойчивость стали в атмосфере однако если медь вводится в незначительном количестве, то только большое содержание хрома ( 12%) делает сталь нержавеющей в атмосфере и других промышленных средах. Значительное влияние на коррозионную устойчивость оказывает структура. Наибольшей коррозионной устойчивостью обладают однофазные сплавы (чистые металлы, твердые растворы, химические соединения). Многофазные сплавы (механические смеси) корродируют быстрее. Однако известны случаи, когда многофазные сплавы обладают высокими антикоррозионными свойствами (например, силумины). Чем чище поверхность металлов и сплавов, тем их сопротивление коррозии больше. Напряженность поверхности металла повышает его коррозию металл, подвергнутый деформации, корродирует больше. Влияние внутренних факторов усиливается или уменьшается в зависимости от корродирующей среды. Например, изменение содержания углерода в стали незначительно влияет на ее стойкость против коррозии в атмосфере и слабых электролитах в кислых же средах повышение содержания углерода заметно снижает коррозионную стойкость стали. [c.247]

В каком бы количестве примеси ни содержались в сталях, всегда нужно помнить об их присутствии наряду с железом и углеродом и знать об их влиянии, так как оно иногда отражается на структуре и свойствах стали. [c.130]

Углеродистыми называют стали, которые содержат марганец, кремний, хром, никель в количествах не более 0,3—0,5%, фосфор, серу — не более 0,05%, а кислорода — около 0,01%. Эти примеси в указанных количествах называются нормальными они обусловлены металлургическими процессами при выплавке стали в печах, а также составом шихты и обычно не оказывают существенного влияния на структуру и свойства стали. [c.186]

Влияние свойств обрабатываемого материала. Скорость резания, допускаемая инструментом, зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала прочности, вязкости, теплоемкости, теплопроводности, а также от структуры, абразивных включений и состояния поверхностного слоя. Чем больше в стали углерода и примесей вольфрама, титана, хрома и других элементов, образующих высокопрочные, тугоплавкие карбиды, тем выше твердость и прочность стали, тем больше выделяется тепла в процессе резания. [c.86]

Свариваемость легированных сталей оценивается не только возможностью получения сварного соединения с физико-механическими свойствами, близкими к свойствам основного металла, но и возможностью сохранения специальных свойств коррозионной стойкости, жаропрочности, химической стойкости, стойкости против образования закалочных структур и др. Большое влияние на свариваемость стали оказывает наличие в ней различных легирующих примесей марганца, кремния, хрома, никеля, молибдена и др. [c.272]

Сварка этих видов сталей затруднена по раду причин. В процессе сварки происходит частичное выгорание легирующих примесей и углерода. Вследствие малой теплопроводности возможен перегрев свариваемого металла. Эти стали отличает повышенная склонность к образованию закалочных структур, а больший, чем у низкоуглеродистых сталей, коэффициент линейного расширения может вызвать значительные деформации и напряжения, связанные с тепловым влиянием дуги. Причем, чем больше в стали углерода и легирующих примесей, тем сильнее проявляются эти свойства. Для устранения влияния перечисленных причин на качество сварного соединения рекомендуется [c.277]

На участке, нагретом ниже 500-100 С. структура стали, выявленная оптическим микроскопом, не отличается от структуры основного металла. Однако сталь, нагретая от 100 до 500°С обладает пониженными механическими свойствами, что объясняется выпадением из твердого раствора чрезвычайно мелких частиц различных примесей, располагающихся в основном по границам зерен. Это явление называют старением. Металл становится хрупким. Кроме того, снижение пластичности происходит и под влиянием образующихся от сварки пластических деформаций в сварных соединениях. Для низкоуглеродистой стали это соответствует температурам нагрева сварных соединений от 100"С. [c.133]

Сталь. Химический состав из.меняет не только структуру, но и свойства стали. Влияние углерода на структуру сплава подробно рассмотрено при изложении диаграммы состояния системы Ре—С, однако следует отметить, что с увеличением содержания углерода повышается твердость, прочность, но снижается пластичность. На механические свойства стали также влияет форма и размер частиц ферритоцементитной смеси. Твердость и прочность тем выше, чем больше дисперсность частиц этой смеси. Если в стали содержится цементит зернистой формы, а не пластинчатый, то она имеет пластичность более высокую при одинаковой твердости. Содержание углерода оказывает влияние на технологические свойства с увеличением содержания углерода в стали улучшается обработка резанием, повышается закаливаемость и чувствительность к старению, перегреву, охлаждению и одновременно ухудшается свариваемость. Большое влияние на свойства стали оказывают различные примеси, которые разделяют на постоянные или обычные, скрытые и случайные. [c.102]

Применение основного металла переменного состава. В ряде случаев требуется исследовать влияние содержания в металле одного или нескольких легирующих элементов или примесей на структуру и свойства (твердость, прочность, пластичность, ударную вязкость, коррозионную стойкость и др.) стали. С эой целью одним из способов, указанных в п. 1, изготовляют слиток из этой стали ПС с содержанием исследуемого элемента в требуемых пределах. Из слитка отковывается пластина, которую используют в качестве основного металла. Технология ковки должна обеспечивать- непрерывное изменение - содержания- - исследуемого- здемента. по длине пластины и постоянное содержание этого элемента по ее ширине. В пластине выстрагиваются продольные и поперечные канавки, имитирующие разделку кромок. Эти канавки завариваются однослойными швами выбранным способом сварки (под флюсом, в защитных газах) с применением обычных присадочных Материалов и режимов сварки (рис. 8, а). Изменение содержания исследуемого элемента в металле швов будет достигаться путем его перехода из основного металла. При этом продольные швы (1) будут иметь металл переменного состава, а поперечные швы 12) — металл постоянного состава, но с различным содержанием [c.12]

Сталь применяют после прокатки и не подвергают термической обработке после сварки. В этом состоянии обычно используют малоуглеродистые стали и некоторые простейшие строительные низколегированные стали, не подверженные сколько-нибудь существенной закалке при сварке. Свойства сварных соединений таких сталей в основном определяются степенью развития рекристаллизации и огрубления структуры околошов-ной зоны и шва. Режимы их сварки выбирают по скорости охлаждения ха о внутри некоторого оптимального интервала Дшопт, который обычно устанавливают по данным валиковой пробы [4, с. 141—160 7] таким образом, чтобы ударная вязкость в зоне термического влияния при отрицательных температурах была не ниже 0,3 Мдж1м (3 кГ м1см ). При этом в основном металле должно ограничиваться содержание газов (<0,005% О, <0,005% N и <0,0005% Н) в противном случае возможно старение и снижение сопротивления хрупкому разрушению. Для предупреждения образования горячих трещин в этих сталях ограничивают содержание серы и некоторых других вредных примесей соотношение между количеством марганца и серы определяется содержанием углерода - [c.41]

Влияние элементов на обрабатываемость. Важнейшей примесью в автоматной стали является сера. В отечественных марках автоматной стали она содержится в количестве от 0,08 до 0,15 и даже до0,20°/о-При достаточном содержании марганца вся сера в этой стали присутствует в виде окоуглых тугоплавких включений пластичного сернистого марганца (MnS), который при прокатке вытягивается в нити. В силу пластичности и плохого сцепления с основной структурой, а также низких механических свойств сернистый марганец создает хрупкость. Вместе с тем, оказывая смазываюш,ее действие на поверхности деталей, сернистый марганец снижает трение и повышает качество поверхности после обработки. [c.313]

Известно, что углерод существенно влияет на коррозионную стойкость сталей. С увеличением содержания углерода коррозионная стойкость сталей уменьшается, уменьшается она и при переходе к з алочным структурам. Так, например, скорость коррозии чистого железа в 1 н. рас1воре соляной кислоты приблизительно в сто раз меньше, чем серого чугуна и в десять раз меньше, чем Ст. 10. В нейтральных средах влияние содержания углерода на скорость коррозии уменьшается. Примесь марганца практически не влияет на коррозионную стойкость стали. Добавка кремния в количестве свыше 1 % несколько снижает коррозионную стойкость стали, очень большие добавки кремния (от 15 % и более) повышают коррозионную стойкость углеродистых сталей. Примеси серы в некоторой степени снижают коррозионную стойкость, фосфор, существенно влияющий на механические свойства сталей, почти не сказывается при этом на их коррозионных характеристиках. [c.38]

По аналогии с аустенитом, влияние величины зерна на свойства стали заключается в том, что чем мельче зерно, тем выше прочность, пластичность и вязкость, ниже порог хладноломкости. Например, уменьшение размера зерна может компенсировать отрицательное влияние других механизмов на порог хладноломкости. Чем мельче зерно, тем вьш1е предел выносливости. Поэтому все воздействия, вызывающие измельчение зерна, повьш1ают конструктивную прочность стали. При укрупнении зерна до 10-15 мкм трешцностойкость уменьшается, а при дальнейшем росте зерна - возрастает. Это может быть связано с очищением границ зерна от вредных примесей благодаря большему их растворению в объеме зерна при высокотемпературном нагреве. После высокотемпературного воздействия получаем мелкое зерно, частично или полностью устраненные строчечность, видманштеттову структуру и другие неблагоприятные структуры. Сталь получается с низкой прочностью и твердостью при достаточном уровне пластичности. Твердость будет снижаться из-за развития сфероидизации. С одной стороны, измельчение зерна является наиболее благоприятным моментом повышения прочности стали, т.к. при этом [c.12]

Влияние величины зерна на свойства стали и ее поведение в производстве. При рассмотрении этого вопроса необходимо иметь в йиду, что величина зерна является только одним из многих факторов, определяющих свойства стали. Поэтому зернистость надо рассматривать наряду с однородностью аустенита, содержанием в нем углерода и легирующих примесей, измельченностью структуры, склонностью к старению и т. д. [c.189]

Азот в небольших количествах присутствует в стали в виде примеси, попадая в нее при плавке из атмосферы и шихты. Ранее влиянию примеси азота на свойства стали не придавалось значения. Однако, как показывает опыт, этим пренебрегать нельзя, особенно в отношении высоколегированных хромистых и хромоникелевых сталей, выплавляемых в дуговых электропечах. Так как азот как аустенитообразующнй элемент в 20—30 раз действует сильнее, чем никель, то небольшие его количества ( 0,06%) уже достаточны для изменения структуры [141, 142, 144]. [c.192]

При маркировке легированных сталей специального назначения в начале марки ставится буква группы, к которой относится эта сталь. Например, Ш — шарикоподшипниковая, Э — электротехническая. Для изготовления шарикоподшипников применяются стали ШХЮ и ШХ15. Существенное влияние на свойства сталей оказывает их внутреннее строение (структура). Если рассмотреть сталь в изломе или под микроскопом, то легко убедиться, что она состоит из зерен, различных по форме и величине. Зерна связаны между собой, образуя монолитный металл. Форма и величина зерен, а также связь между ними зависят от содержания в ней углерода, легирующих примесей, режимов разливки и охлаждения отливок и слитков. При нагревании стали выше определенной температуры, называемой критической, и последующем охлаждении структура стали изменяется. На этом свойстве основана тепловая (термическая) обработка стали. Критическая температура для различных марок стали находится б пределах 700—900° С. [c.6]

Разнообразные требования, предъявляемые к нержавеющим сталям, привели к их интенсивному совершенствованию. Наряду с разработкой новых сплавов видоизменялись, иногда неоднократно, и традиционные стали. Эти изменения вносили с целью усовершенствования производства и внедрения новых методов. В результате появились многочисленные технические условия и патенты, назначение которых не всегда сразу понятно. Положение резко изменилось после принятия новых Британских стандартов, охватывающих основную номенклатуру используемых сталей. К ним относят В5 970 часть 4 1970 (болванки, заготовки, прутки, поковки и сортовой прокат), а также В5 1449 часть 4 1967 (плиты, листы, лента). Эти технические условия приведены в табл. 1.6—1.8 классификация сталей основана иа их структуре (мартенситиая, ферритная или аустенитная), определяющей основные физические свойства. Приведены данные лишь по тем легирующим элементам, которые наиболее важны. Другие элементы присутствуют либо как случайные примеси, либо как добавки, необходимые при производстве стали (например, кремний и марганец добавляют как раскислители), и существенного влияния на свойства стали не оказывают. [c.23]

По мере увеличения содержания углерода и стали или легирующих элементов повышается чувствительность такой стали к температурному режиму сварки или наплавки. Углерод и почти все легирующие примеси при охлаждении стали замедляют процесс распада ауетенита. Первое место в этом отношении принадлежит углероду, а затем по убывающей степени располагаются хром, молибден, ванадий, марганец, медь, никель, кремний и др. В зависимости от количества этих элементов и скорости охлаждения стали в зоне термического влияния возможно образование смешанной структуры феррит—перлит— мартенсит или даже только структуры мартенсита. Таким образом, в зоне термического влияния появляются небольшие участки металла с различными механическими свойствами, разными коэффициентами линейного и объемного расширения. В результате металл этой зоны оказывается в условиях сложного напряженного состояния. Степень напряженности зависит от характера и объема структурных превращений в зоне термического влияния, от величины усадки металла шва, пластичности металла, жесткости изделия. [c.248]

Свойства ферритных сталей в значительной степени зависят от содержания примесей внедрения - углерода и азота. При суммарном содержании этих элементов начиная с 0,02 % и вьш1е ферритные стали после высокотемпературного нагрева выше 1000 °С становятся хрупкими. Переходу в хрупкое состояние способствует склонность к росту зерен феррита начиная с 850-900 °С. Крупнозернистая структура феррита образуется во всем объеме металла после высокотемпературного нагрева и в зонах термического влияния сварных соединений. Скорость роста зерен велика. В образцах из стали типа Х17 после термической обработки, имитирующей цикл сварочного нагрева и охлаждения (нагрев до 1100 °С и выдержка 10 мин), образуется крупнозернистая структура с размерами зерен феррита [c.246]

Изучая влияние холодной обработки на механические свойства железа, Киркальди расходится с установившимся мнением, согласно которому повышение прочности на растяжение является результатом отвердения . Непосредственным испытанием он устанавливает, что плотность железа снижается процессом волочения и сходным процессом холодной прокатки, вместо того чтобы возрастать, как это представляли себе до сих пор . Киркальди полагает, что необходимые сведения о свойствах железа и стали могут быть получены из исследования структуры этих металлов. Он сообщает, что структура различных видов сварочного железа прекрасно обнаруживается при погружении в разбавленную соляную кислоту, которая, действуя на местные включения-примеси, обнажает для наблюдения одну лишь металлическую со- [c.334]

У аустенитных жаропрочных сталей и многих сплавов на основе никеля во время кристаллизации, особенно в условиях сравнительно медленного отвода тепла при отливке обычных кузнечных слитков в изложницы, оси ден-дритов оказываются более насыщенными тугоплавкими составляющими, чем междуосные пространства. При загрязнении шихтовых материалов легкоплавкими металлами и неметаллическими примесями границы кристаллитов обогащаются легкоплавкими, а в ряде случаев и хрупкими соединениями, не входящими в твердый раствор. Из-за таких особенностей структуры слитка во время обработки давлением в условиях напряженного состояния с наличием растягивающих напряжений в первую очередь может наступить нарушение связи между кристаллитами, а не их пластическая деформация. Особо вредное влияние на технологические и служебные свойства сплавов на основе никеля оказывают примеси свинца, сурьмы и мышьяка. [c.248]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...