Влияние химических элементов на свойства стали и чугуна

Стали. С увеличением содержания углерода (рис.1.30) повышаются твердость и прочность, снижается пластичность, улучшается обработка резанием, повышается закаливаемость, но ухудшается свариваемость стали. Твердость и прочность тем выше, чем выше дисперсность (более мелкие кристаллы) феррита и цементита.

Вредными примесями для стали являются S, P, O, H, N. Сера S ухудшает пластичность и вязкость; сталь становится хрупкой при высоких температурах (красноломкость), поэтому серы должно быть в сталях мене 0, 03%. При наличии серы в сплаве по краям зерен создается эвтектика FeS, которая при температурах выше 985 °С плавится, поэтому по границам зерен образуются трещины и металл разрушается.

Наличие фосфора Р в стали приводит к хладноломкости (возникают трещины уже при комнатной температуре и, особенно, интенсивно при отрицательных температурах), ухудшается пластичность и вязкость сплава. В высококачественных сталях должно быть фосфора менее 0, 03%.

Марганец Mn раскисляет сталь и нейтрализует вредное влияние серы S,. повышает прочность и износостойкость стали.

Кремний Si повышает упругость и прочность стали, увеличивает предел текучести, что снижает возможности холодной штамповки и высадки металла.

Чугуны. Микроструктура чугунов (табл. 14) зависит от скорости охлаждения металла: при быстром охлаждении будет белый чугун (углерод находится в химически связанном состоянии в виде цементита и ледебурита), а при медленном охлаждении будет серый чугун (углерод находится в виде графита).

Таблица 1.4

Марки и механические характеристики чугунов.

Группы чугунов	Марки чугунов	sb, МПа	НВ	d, %
Серые	СЧ 10		120…150
	СЧ 15		130…241
	………	………	……..
	СЧ 35		179…290
Высокопрочные	ВЧ 35		140…170
	ВЧ 40		140…202
	………	……….	……..	………
	ВЧ 100		270…360
Ковкие	КЧ 30-6	³ 300	£ 163
	КЧ 33-8	³ 330	£ 163
	КЧ 37-12	³ 370	£ 163
	…….	…….		……
	КЧ 63-2	³ 630	£ 269

Кремний Si способствует графитизации чугуна, и улучшает его литейные свойства. В серых чугунах содержится 0, 8 …4, 5 % Si.

Марганец Mn способствует отбеливанию чугуна, но содержание Mn до 1, 2% полезно, т.к. увеличиваются твердость и прочность чугуна.

Фосфор Р повышает жидкотекучесть чугуна, поэтому допустимо его содержание до 0, 4%, но в ответственных чугунных отливках содержится фосфора менее 0, 15%, т.к. с ростом содержания его увеличивается хрупкость чугуна.

Сера S затрудняет графитизацию, увеличивает хрупкость и ухудшает жидкотекучесть чугуна, поэтому серы в чугунах должно быть не более 0, 1%.

Серые чугуны делятся на модифицированные, высокопрочные и ковкие (табл. 1.4.).

В серых чугунах графит имеет пластинчатую форму, в высокопрочных- шаровидную, а в ковких- хлопьевидную.Примеры обозначения чугунов:

СЧ25 ГОСТ 1412-85, ВЧ 50 ГОСТ 7293-85.