Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 [ 32 ] 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

Присутствие в стали марганца, обладающего большим сродством к сере, чем железо, и образующего с серой тугоплавкое соединение MnS, практически исключает явление красноломкости. В затвердевшей стали частицы MnS располагаются в виде отдельных включений в объеме зерна. В деформированной стали эти включения оказываются вытянутыми в направлении прокатки. На деформированных включениях MnS зарождаются зерна доэвтектоидиого феррита, что приводит к образованию строчечности структуры. Горячекатаная сталь со строчечной структурой имеет более низкие механические свойства (0, 0,2, б, iI;) в поперечном направлении по сравнеикю с основным направлением де(юрмации. Сера снижает работу развития трещины (КСТ), предел выносливости (0 i). Кроме того, сера ухудшает свариваемость и коррозионную стойкость.

Поэтому содержание серы в стали строго ограничивается до 0,035-0,06 %.

Влиячие фосфора. Фосфор растворяется в Fe и Fe., а при высоком содержании (более 1,0-1,2 %) образует фосфид FeP, содержащий 15,62 % Р. Растворяясь в феррите, фосфор сильно искажает кристаллическую решетку и увеличивает временное сопротивление разрыву и предел текучести, но сильно уменьшает пластичность и вязкость. Снижение вязкости тем значительнее, чем больше в стали углерода. Фосфор новы-, шает порог хладноломкости и уменьшает работу развития трещины. Каждая 0,01 % Р повышает порог хладноломкости стали на 20-25 °С.

Вредное влияние фосфора усугубляется тем, что он обладает большой склонностью к ликвации. Ликвация фосфора в присутствии MnS нередко приводит к образованию строчечной структуры.

В большинстве сталей фосфор является вредной примесью. В зависимости от качества стали допускается <0,025-0,08 % Р.

Влияние азота, кислорода и водорода. Азот и кислород присутствуют в стали в виде хрупких неметаллических включений (например, FeO, SiOg, А1,0з, FeiN и др.), твердых растворов или в свободном виде располагаясь в раковинах, трещинах и других дефектных участках металла. Примеси внедрения (азот, кислород), концентрируясь по границам зерен в виде ни-

тридов и оксидов, повышают порог хладноломкости, понижают сопротивление хрупкому разрушению и предел выносливости стали.

Очень вреден растворенный в стали водород, который охрупчивает сталь. Поглощенный при выплавке стали водород не только охрупчивает сталь, ио и приводит к образованию в крупных катаных заготовках и поковках флокенов. Флокены представляют собой очень тонкие трещины. В изломе флокены имеют вид пятен-хлопьев серебристого цвета. Флокены резко ухудшают свойства стали. Металл, имеющий флокены, нельзя использовать в промышленности.

3. Легирующие элементы в стали

Легирующие элементы при введении в сталь могут образовывать с железом твердые растворы, растворяться Е цементите или давать самостоятельные специальные карбиды, образовывать (при высоком содер:кании) с железом интерметаллические соединения.

Влияние легирующих элементов на полшгорфные превращения железа

Все элементы, за исключением углерода, азота, водорода и отчасти бора , образуют с железом твердые растворы замещения. Растворяясь в железе, они влияют на положение точек и А, определяющих телшера-турную область существования сс- и -у-железа.

. Никель и марганец понижают точку А и повышают точку Л4. В результате этого на диаграмме состояния железо - легирующий элемент наблюдается расширение области -у-фазы и сужение области существования а-фазы (рис. 62, а). Сплавы, имеющие концентрацию легирующего элемента больше указанной на рис. 62, а (точки п), не испытывают фазовых превращений v =f±: и при всех температурах представляют собой твердый раствор легирующего элемента в -у-железе. Такие сплавы называют а у с т е н и т и ы м и.

Сплавы, частично претерпевающие превращение уч а, называют п о л у а у с т е н и т к ы м и.

Атомы бора частично располагаются в порах решетки а-железа, а частично замещают атомы железа.

На рис. 63, а приведена диаграмма состояния сплавов Fe-Ni, иллюстрирующая описанные изменения в положении критических точек Лд и Л.

Хром, вольфрам, молибден, ванадий, кремний и др. понижают точку Л4 и повышают точку Лд. Это приводит к тому, что при определенной концентрации легирующих элементов (см. точку т на рис. 62, в) критические

№Мп,% Cr,W,Mo,V,Sl, %

Рис. 62. Влияние легирующих элементов на полиморфизм железа:

а - элементы, расширяющие область существования V-фазы (аустенита); 6 - элементы, расширяющие область а-фазы (феррита)

точки, а точнее их интервалы Л4 и А, сливаются, и область 7-фазы полностью замыкается. При содержании легирующего элемента, большем, чем указано на рис. 62, в (точка т), сплавы при всех температурах состоят из твердого раствора легирующего элемента в а-железе. Такие сплавы называют ф е р р и т н ы м и, а сплавы, имеющие лишь частичное превращение ¥ а, - п о л у ф е р р и т н ы м и. На рис. 63, б, приведена диаграмма состояния сплавов Fe-V, характерная для этой группы элементов.

Основой современных сложнолегированных сталей являются не двойные, а тройные, четверные и более сложные твердые растворы. При введении в сплав нескольких легирующих элементов их влияние на а-и -у-области диаграммы состояния не всегда суммируется.

Легирующие элементы оказывают большое влияние на эвтектоидную концентрацию углерода (точка S