Залежність властивостей від складу й структури

Властивості сталей залежать від їхнього складу і структури, які формуються присутністю та процентним вмістом наступних складових.

Вуглець – складова, зі збільшенням вмісту якої в сталі збіль­шується її твердість і міцність, при цьому пластичність зменшується.

Кремній і марганець у межах 0,5–0,7 % істотного впливу на властивість сталі не роблять.

Сірка є шкідливою домішкою, утворює із залізом хімічну сполуку FeS (сірчисте залізо). Сірчисте залізо в сталях утворює із залізом евтектику з температурою плавлення 1 258 К, яка обумовлює червоноламкість матеріалу при обробці тиском із підігріванням. Указана евтектика при термічній обробці роз­плавляється, у результаті чого між зернами втрачається зв’язок з утворенням тріщин. Крім цього, сірка зменшує пластичність і міцність сталі, стійкість до зношування та корозійну стійкість.

Фосфор надає сталі холодноламкості (крихкість при пони­жених температурах). Це пояснюється тим, що фосфор спричи­няє сильну внутрішньокристалічну ліквацію.

Ферит – залізо з об’ємноцентрованою кристалічною ґраткою та сплави на його основі є фазою м’якою і пластичною.

Цементит – карбід заліза, хімічна сполука з формулою Fe₃C, навпаки, надає сталі твердості та крихкості.

Перліт – евтектоїдна суміш двох фаз – фериту й цементиту, містить 1/8 цементиту й тому має підвищену міцність і твердість порівняно з феритом. Через те доевтектоїдні сталі набагато еластичніші, ніж заевтектоїдні.

Для покращення механічних та інших характеристик сталей застосовують легування. Головна мета легування переважної більшості сталей – підвищення міцності за рахунок розчинення легуючих елементів у фериті та аустеніті, утворення карбідів та збільшення прогартовуваності. Крім того, легуючі елементи можуть підвищувати стійкість проти корозії, теплостійкість, жаростійкість (окалиностійкість), жароміцність та ін. Такі еле­менти, як хром, марганець, молібден, вольфрам, ванадій, титан, утворюють карбіди, а нікель, кремній, мідь, алюміній карбідів не утворюють. Марганець та нікель знижують критичні точки А₁ і А₃, а решта – підвищують. Крім того, легуючі елементи зменшують критичну швидкість охолодження при гартуванні, що необхідно враховувати при призначенні режимів гартування (температури нагрівання та середовища для охолодження). При значній кількості легуючих елементів може суттєво змінитись структура, що призводить до утворення нових структурних класів порівняно з вуглецевими сталями.

Термообробка сталі

Види термообробки

Сталь у вихідному стані досить пластична, її можна оброб­ляти шляхом деформування: кувати, вальцювати, штампувати. Характерною особливістю сталі є її здатність суттєво змінювати свої механічні властивості після термічної обробки, сутність котрої полягає в зміні структури сталі при нагріванні, витримці та охолодженні відповідно до спеціального режиму. Розріз­няють такі види термічної обробки:

– відпал;

– нормалізація;

– загартування;

– відпуск.

Чим багатша сталь на вуглець, тим вона твердіша після термічної обробки. Сталь із вмістом вуглецю до 0,3 % (технічне залізо) загартовуванню практично не піддається.

Вплив термообробки на твердість деяких сталей

Хіміко-термічна обробка сталей

Хіміко-термічна обробка сталей на додаток до змін у струк­турі сталі також призводить до зміни хімічного складу по­верхневого шару шляхом додавання різних хімічних речовин до певної глибини поверхневого шару. Ці процедури вимагають використання контрольованих систем нагрівання та охоло­дження в спеціальних середовищах. Серед найпоширеніших цілей, що ставляться при використанні цих технологій, є під­вищення твердості поверхні при високій в’язкості серцевини, зменшення сил тертя, підвищення стійкості до зношування, підвищення стійкості до втоми та покращення корозійної стійкості. До цих методів належать:

– цементація (C) збільшує твердість поверхні м’якої сталі через збільшення концентрації вуглецю в поверхневих шарах;

– азотування (N), як і цементація, збільшує поверхневу твердість та зносостійкість сталі;

– ціанування і нітроцементація (N+C) – процес одночасно­го насичення поверхні сталей вуглецем і азотом. При ціануванні використовують розплави солей, які мають у своєму складі групу NaCN, а при нітроцементації – суміш аміаку з газами, які мають у складі вуглець (СО,СН₄ та ін.). Після ціанування і нітроцементації проводять гартування і низьке відпускання;

– сульфатування (S) – насичення поверхні сіркою, що покращує припрацювання тертьових поверхонь деталей, змен­шується коефіцієнт тертя.

Призначення сталей

Призначення вуглецевих сталей звичайної якості

Призначення вуглецевих конструкційних якісних сталей

Призначення окремих видів легованих конструкційних сталей

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: