Влияние углерода, постоянных примесей и легирующих элементов на свойства сталей

Углерод (С) оказывает сильное влияние на механиче­ские, физические и технологические свойства сталей. Сталь с небольшим содержанием углерода более пластич­ная, имеет большую теплопроводность и температуру плав­ления, меньшую прочность и твердость, хорошо куется. С увеличением в стали содержания углерода увеличива­ется прочность, закаливаемость, но ухудшаются ков­кость, пластичность, свариваемость, теплопроводность, уменьшается температура плавления. Чем больше в стали углерода, тем медленнее ее надо нагревать.

Сплав железа с углеродом (больше 2, 14%) становится твердым и хрупким. Он не поддается ковке даже в горя­чем состоянии и его называют чугуном.

Кремний (Si) — постоянная примесь и при содержа­нии до 0, 4% не оказывает существенного влияния на свойства стали, а при добавлении его, сверх указанного, в виде легирующего элемента, увеличивает прочность и упругость, ухудшает пластичность, теплопроводность и, незначительно, свариваемость стали. Кремний добав­ляют при получении пружинно-рессорных сталей (до 2, 8%), жаростойких (до3, 5%) и трансформаторных (до 4%).

Марганец (Mn) — постоянная примесь и при содержа­нии до 0, 8% не оказывает существенного влияния на свойства, а при большем содержании, как легирующий элемент, увеличивает прочность и упругость, улучшает свариваемость стали. Стали с большим количеством мар­ганца имеют хорошую сопротивляемость изнашиванию при трении. Добавление марганца ухудшает пластичность

и теплопроводность. Марганец добавляют при получении пружинно-рессорных сталей.

Сера (S) и фосфор (Р), хотя и не желательны, но яв­ляются постоянными примесями в сталях. Сера представ­ляет большую опасность при кузнечной обработке сталей, так как может вызвать красноломкость, т. е. излом стали при температуре красного цвета каления. Фосфор в ко­личестве, превышающем нормы, приводит к хладнолом­кости, т. е. к излому металла при пониженной или отри­цательной температурах.

Никель (Ni) увеличивает вязкость и прочность сталей, улучшает теплопроводность и способствует сохранению пластичности сталей при отрицательных температурах. Стали, содержащие никель, хорошо куются. Отрицатель­ным свойством является то, что с никелевых сталей трудно удалять окалину.

Хром (Сг) увеличивает прочность, но ухудшает вяз­кость сталей. Сильно уменьшает теплопроводность ста­лей. Чем больше хрома в стали, тем медленнее ее надо нагревать, тщательнее следить за температурой нагрева и за выдержкой при высоких температурах во избежание перегрева. Ковка хромистых сталей при высоких темпе­ратурах протекает удовлетворительно, при подстывании твердость быстро возрастает, что может вызвать появление трещин.

Сведения о влиянии на свойства стали других легирую­щих элементов имеются в работах [4, 7, 23].