Как влияют обычные примеси на свойства углероди стых сталей.

С увеличением содержания углерода повышается предел прочности стали, твердость и хрупкость при одновременном уменьшении относительного удлине­ния и ударной вязкости.  Углерод способствует образованию трещин и пор в процессе сварки в сварном шве, повышает порог хладноломкости стали, понижает устойчивость стали против коррозии в атмосферных условиях, в речной и морской воде. Содержа­ние марганца 0,35—1% не оказывает заметного влия­ния на сварку. При увеличении содержания марганца ибольшой концентрации углерода свариваемость ухудшается.

Содержание кремния в обычных пределах (0,03 - 0,37) не меняет механических свойств стали. Более высокое содержание кремния увеличивает прочность, твердость и хрупкость стали.

Марганец и кремний являются хорошими раскислителями стали, кроме того марганец устраняет вредное влияние серы. Марганецв стали содержится обычно от 0,3 до 0,8% и не затрудняет сварку стали. Однако при повышенном содержании марганца (1,8... 2,5%) прочность, твердость и закаливаемость стали возрастают, и это способствует образованию трещин.Кремнийсодержится в обычной углеродистой стали в пределах от 0>0,2 до 0,3% и существенного влияния на свариваемость не оказывает. При повышенном содержании (0,8... 1,5%) кремний затрудняет сварку, так как придает стали жидкотекучесть и образует тугоплавкие окислы и шлаки. Содержание серы в стали не должно превышать 0,055%. Увеличение содержания серы вызывает явление красноломкости.

Свариваемость стали с повышением содержания серы резко ухудшается, способствуя образованию горячих трещин.

Фосфор — вредная примесь в стали. Содержание егоне должно превышать 0,08%. Фосфор ухудшает пластические свойства сплава, вызывая явление хладноломкости.Фосфорявляется также вредной примесью стали. Содержание фосфора в стали доходит до 0,05%. Фосфор ухудшает сваривае­мость стали, так как образует хрупкое фосфористое железо.

 Азот и кислород содержатся в стали в небольших количествах и присутствуют в виде неметаллических включений, вызывая охрупчивание стали. Присутствие кислорода в металле резко ухудшает его механические и технологические свойства. Увеличение содержания азота в стали приводит к усилению склонности стали к старению и изменению механических свойств.

Водород способствует возникновению внутренних надрывов в металле (флокенов) и трещин.

Как определяется марка стали и содержание углерода в стали по искре?

Приблизительно марку углеродистой стали можно определить пробой на искру. Если испытуемый образец прижать к вращающемуся наждачному кругу, то образуется пучок искр. Пучок прямых линий представляет собой светящиеся частицы горящего железа. Ответвления от прямых линий представляют собой вспышки частиц углерода. С увеличением в стали содержания углерода основные светящиеся линии делаются короче и тоньше, а разветвления увеличиваются. Для получения удовлетворительных результатов необходим, однако, большой навык.

 

 

Рис.1. Проба химического состава стали на искру

На рис. 1 приведен ряд различных типов искр и соответствующие им химические составы стали:

1 — малоуглеродистая сталь для цементации, 0,12 % С: продолговатые каплеобразные искры и ровные световые линии, цвет — светло-желтый;

2  — машинная сталь средней твердости, 0,50 % С: продолговатые, каплеобразные световые полосы, разветвляющиеся с образованием небольшого числа маленьких звездочек, цвет — светло-желтый;

3  — инструментальная сталь средней твердости, нелегированная, 0,90 % С: почти нет каплеобразных искр, имеются многочисленные лучистые звездочки, цвет — светло-желтый;

4  — твердая инструментальная сталь, нелегированная, 1,30% С: яркие пучки искр, состоящие из очень большого числа светло-желтых звездочек, часто разделяющихся;

5 — марганцовистая сталь: яркие, многочисленные пучки лучей, сильно разветвляющиеся перпендикулярно линиям искр, цвет - бело-желтый;

6 — быстрорежущая сталь с 18 % W, 4 % Сr, 0,70 % С: прерывистые (пунктирные) линии искр с шарообразными и иногда загибающимися в конце пучка искрами. Искры разделяются на бедные лучами несколько более светлые звездочки, цвет: краснокоричневые линии, темно-красные искры;

7 — вольфрамовая сталь (рифельная сталь), 1,30% С: с отдельными линиями искр, распадающимися на яркие, более светлые звездочки, пучки лучей с шаровидными концами, цвет: темно-красные линии, желтые звездочки;

8 — кремнистая сталь: длинные, оканчивающиеся каплями, световые линии светло-желтого цвета, разделяемые пучками искр, цвет от светло-желтого до бело-желтого;

9 — хромистая сталь: темно-желтые искры, разделенные красноватыми линиями искр с шарообразными концами. В зависимости от содержания углерода более или менее многочисленные и более или менее яркие световые пучки, цвет - темно-желтый.

10 — хромоникелевая сталь (конструкционная сталь); продолговатые, каплеобразные линии искр с разделяющимися пучками шипов, цвет желтый.