ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 202
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
60
Для более точной оценки прочностных и других свойств затвер- девших сплавов целесообразно учитывать наличие эвтектики в их структурно-фазовом составе (рис. 5.3, б). Так, структура доэвтектиче- ских сплавов состоит из А + Эвт(А + В) (сплав 2), а заэвтектических – из В + Эвт(А + В) (сплав 1), т.е. имеются крупные и мелкие зерна од- ной фазы.
Количество каждой структурной составляющей, от которого за- висят свойства сплава, может быть вычислено по правилу отрезков применительно к эвтектической температуре.
При оценке прочностных и других свойств следует иметь в виду, что часть сплава, представленная эвтектикой, имеет более высокую прочность, чем представленная более крупными зернами избыточной фазы. Характер зависимости прочности сплавов от их состава показан на рис. 5.4. Здесь в верхней части изображена диаграмма состояний с указанием фазового состава, а под ней показан характер изменения прочности. Если бы размер зерен у всех структурных составляющих сплавов был одинаковым, то прочность изменялась бы строго по ли- нейному закону (линия АВ). Такое изменение свойств обусловлено законом аддитивности, согласно которому каждая из двух фаз вносит в суммарную прочность сплава часть своей прочности, соответству- ющую доле этой фазы в сплаве. Поскольку эвтектическая часть спла- ва обладает более высокой прочностью, фактическое изменение этого свойства будет происходить по кривой АСВ (рис. 5.4, а).
Аналогично с учетом их характера и в зависимости от состава изменяются и другие свойства сплавов.
При неограниченной растворимости компонентов друг в друге получают диаграмму состояния II рода (рис. 5.5, а), на которой можно различить три фазовые области:
1. Выше линии ликвидуса АСВ находится область жидкой фа- зы Ж.
2. Под ней до линии солидуса ADB расположена двухфазная об- ласть
+ Ж. Фаза α представляет собой твердый раствор компонен- тов А и В. Ее зерна имеют одну кристаллическую решетку. Однако у сплавов разного состава число атомов компонентов А и В в элемен- тарных ячейках решетки различно.
61
а б в
Рис. 5.4. Зависимость характера изменения прочности сплавов от рода диаграммы состояния
3. Область, расположенная под линией солидуса, является одно- фазной (фаза
).
Структура каждого из твердых сплавов на рассматриваемой диа- грамме состояния представляет собой совокупность одинаковых зе- рен фазы
(рис. 5.5, б).
При рассмотрении кристаллизации сплава 1, согласно правилу отрезков, в двухфазной области составы жидкой и твердой фаз в зави- симости от температуры изменяются соответственно по линиям лик- видуса и солидуса (рис. 5.5, а, изотермы 1–4. Составы жидкой фазы изменяются от точки l
1
до l
4
, а составы твердой фазы – от B
a1
до
В
а4
= В
1
При равновесной кристаллизации, происходящей при достаточно малой скорости охлаждения сплава, к концу кристаллизации (изотер- ма 4) состав окончательно сформировавшейся фазы
4
должен соот- ветствовать исходному составу сплава В (в данном случае сплава 1).
Это обусловлено непрерывно происходящей диффузией между обеи- ми фазами.
62
а б
Рис. 5.5. Диаграмма состояния II рода (а); характер кристаллизации сплавов и схема их фазового строения (б)
В случае ускоренного охлаждения сплава при кристаллизации диффузионные процессы не успевают завершиться. В связи с этим центральная часть каждого зерна оказывается обогащенной более ту- гоплавким компонентом (в данном случае В), а периферийная – лег- коплавким (А). Это явление называется дендритной ликвацией, сни- жающей прочностные и другие свойства сплавов. Предотвратить ее можно за счет медленного охлаждения сплава, обеспечивающего его равновесную кристаллизацию.
При возникновении дендритной ликвации она может быть устра- нена путем длительного диффузионного отжига сплава. Происходя- щие при этом диффузионные процессы выравнивают химический со- став в зернах.
У сплавов – твердых растворов – прочность и другие свойства в зависимости от состава изменяются по криволинейному закону (см. рис. 5.4, б). Характер изменения прочности сплавов определяется ин- тенсивностью межатомного взаимодействия в кристаллической ре- шетке сплава.
63
Диаграмма состояния III рода характерна для сплавов, образу- ющихся при сплавлении компонентов, имеющих ограниченную рас- творимость друг в друге.
За пределами растворимости компонентов образуются механиче- ские смеси твердых растворов на основе каждого из них (рис. 5.6). На диаграмме представлены жидкая фаза Ж (выше линии ликвидуса
ADB), две области (
+ Ж) и ( + Ж) (лежащие между линиями лик- видуса и солидуса АСЕВ), две области ограниченных твердых раство- ров
и (лежащие ниже отрезков линии солидуса, соответственно
АС и BE) и двухфазная область (
+ ) – область CEKF.
Рис. 5.6. Диаграмма состояния III рода
Фаза α является твердым раствором компонента В в А, фаза
твердым раствором компонента А в В. Взаимная растворимость ком- понентов друг в друге, как правило, зависит от температуры. Кривые
CF и ЕК отражают характер изменения растворимости в зависимости от температуры .
Составы фаз при любой температуре можно определить, опустив на ось концентраций перпендикуляры из соответствующих точек,
64 лежащих на линиях CF и ЕК. При t
1
, и t
2
составы фаз
и –
1
2
и
1
2
Эвтектика, представляющая собой смесь мелкозернистых фаз (
и
), кристаллизуется при температуре t
э
, т.е. на линии СЕ. Ниже этой линии находится область двухфазных сплавов. В ней структура доэв- тектических сплавов состоит из первичных зерен
-фазы, равномерно распределенных в эвтектике Э(
+ ), и зерен вторичной
п
-фазы, вы- делившейся из твердой при снижении температуры.
Заэвтектические сплавы соответственно состоят из первичной
-фазы, эвтектики и зерен вторичной фазы
п
. В доэвтектических сплавах в результате неизбежного при их охлаждении распада имею- щейся в них
-фазы (в эвтектике и
п
) также образуется и вторичная
-фаза (
п
). Однако на диаграмме это не указывается, так как при вы- делении фаза
п сливается с окружающими ее зернами первичной фазы
и как самостоятельная структурная составляющая не наблю- дается. То же можно сказать о
п в заэвтектических сплавах.
На рис. 5.4, в показан характер изменения прочности сплавов рассматриваемой системы в зависимости от состава. В однофаз- ных областях твердых растворов
и свойства изменяются по криволинейному закону, а в двухфазной (
+ ) – по закону аддитив- ности с учетом влияния имеющейся в сплавах мелкозернистой эвтек- тики.
Подобным образом изменяются и другие свойства сплавов дан- ной системы. Характер изменения отражает уровень свойств равно- весных сплавов.
Диаграмма состояния IV рода (рис. 5.7) относится к случаю, ко- гда сплавляемые компоненты при соотношении A
m
В
n
образуют устой- чивое химическое соединение, не диссоциирующее при нагреве вплоть до температуры плавления. В связи с этим его правомерно рассматривать в качестве самостоятельного компонента, способного образовывать сплавы с каждым из исходных компонентов.
Соединение А
m
В
n
при сплавлении с компонентами А и В в зави- симости от их природы может образовывать с ними различные по ха- рактеру системы. Например, компонент А
m
В
n
образует с компонента- ми А и В сплавы, относящиеся к диаграмме состояния I рода
(см. рис. 5.7). В связи с этим фазовый состав любого сплава системы
А–В в твердом состоянии должен представлять смесь химического соединения и одного из исходных компонентов.
65
Рис. 5.7. Диаграмма состояния IV рода
Уровень свойств сплавов и характер их изменения в зависимости от состава в этом случае должны изменяться по закону аддитивности
(см. рис. 5.4, а) с учетом влияния эвтектики.
Характер изменения свойств сплавов в зависимости от состава предопределяется диаграммой состояния. Эти закономерности уста- новлены академиком Н.С. Курнаковым, внесшим фундаментальный вклад в методику изучения свойств сплавов. Таким образом, можно создавать сплавы различного назначения, целенаправленно заклады- вая в них такие факторы, которые позволят на следующих этапах тех- нологической обработки формировать в сплавах требуемые дислока- ционно-фазовые структуры и необходимые комплексы механических и других свойств.
В связи с этим особенно важны такие факторы, как наличие или отсутствие в сплавах переменной растворимости компонентов или аллотропических превращений при изменении температуры. Эти свойства относятся к равновесному состоянию, однако дополнитель- ной обработкой их можно целенаправленно изменять. Причем изме- нение касается только уровня свойств, а характер изменения, как пра- вило, сохраняется.
66
6. ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ
«ЖЕЛЕЗО–УГЛЕРОД»
6.1. Компоненты и фазы в сплавах «железо–углерод»
Железоуглеродистые сплавы – стали и чугуны – это сплавы желе- за с углеродом и другими элементами. Их свойства определяются свойствами и количеством железа и углерода, а также характером взаимодействия между ними. Структурные превращения, протекаю- щие в железе при нагреве и охлаждении, сопровождаются появлением площадок на соответствующих кривых (рис. 6.1).
Рис. 6.1. Диаграмма состояния системы «железо–цементит»
67
Железо (Fе). Температура плавления 1539 °С, удельный вес
7,87·10 4
Н/м
3
(7,87 г/см
3
). Технически чистое железо содержит около
0,1…0,15% примесей. Прочность его невелика:
в
= 250 МПа, твер- дость 45…80 НВ, пластичность высокая:
= 50%. Температуры, при которых происходят превращения в железе и железоуглеродистых сплавах, называются критическими. Они обозначаются буквой А и порядковым номером, определяющим вид превращения. Железо яв- ляется полиморфным металлом и имеет две полиморфные (аллотро- пические) модификации атомно-кристаллической решетки: α-железо
(Feα) до 911 °С и выше 1392 °С имеет объемно-центрированную куби- ческую решетку. Высокотемпературную модификацию α-железа назы- вают
-железом (обозначается Fe
,) так как, имея тот же тип кристал- лической решетки, что и Feα, оно отличается величиной параметра.
При нагреве до 768 °С Feα магнитно, а в интервале (768…910) °С не- магнитно. Кривая охлаждения фиксирует, помимо температуры кри- сталлизации, два полиморфных и одно магнитное превращение, не свя- занное с перестройкой кристаллической решетки.
Температуру 768 °С перехода магнитного α-железа в немагнит- ное называют точкой Кюри. Эта температура принята за критическую и обозначается A
2
. В интервале (911…1392) °С (1400 °С) железо име- ет гранецентрированную кубическую решетку (называется γ-железо, обозначается Fe
). Гамма-железо немагнитно.
При нагревании железо самопроизвольно претерпевает поли- морфные превращения, последовательно переходя из одной формы кристаллического строения решетки в другую. Движущей силой этого процесса является стремление вещества к наименьшему запасу сво- бодной энергии.
Железо образует со многими элементами твердые растворы: с металлами – твердые растворы замещения, с неметаллами (углеро- дом, азотом, бором и др.) – твердые растворы внедрения.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 14
Углерод (С). Температура плавления 3500 °С, удельный вес гра- фита 2,25·10 4
Н/м
3
(2,25 г/см
3
).
Углерод полиморфен и кристаллизуется в двух модификациях: в виде алмаза (двойная кубическая кристаллическая решетка) и в виде графита (гексагональная кристаллическая решетка). Графит обладает низкой прочностью, при 20 °С
â
= 20 МПа, с повышением темпера- туры прочность графита растет.
В железоуглеродистых сплавах углерод может быть в виде гра- фита, в виде химического соединения Fе
3
С (карбида железа – це- ментита), в составе твердого раствора внедрения в α-железе (до
0,02%) или в γ-железе (до 2,14%).
68
В железоуглеродистых сплавах наблюдаются следующие фазы: жидкий раствор, твердые растворы углерода в α-железе (феррит), в γ- железе (аустенит) и цементит. Основные структурные составляющие железоуглеродистых сплавов – феррит, аустенит, цементит, графит, перлит, ледебурит.
Цементит (Ц) обладает металлическими свойствами, имеет сложную кристаллическую решетку. Температура плавления
1500 °С (температура диссоциации 1252 °С). В цементите содержит- ся 6,67 весовых процентов углерода и 93,33 железа. Цементит – очень твердая фаза (800 НВ), но хрупкая (
%
0
). В железоуглеродистых сплавах может быть в виде мелких округлых частиц, пластинок, сет- ки, игл, форма и размеры которых оказывают большое влияние на свойства сплавов.
Феррит (Ф) – твердый раствор внедрения углерода в α-железе, обозначается
C
Fe
, имеет кубическую объемно-центрированную решетку. Растворимость углерода в α-железе при комнатной темпера- туре 0,006%, а при 727 °С (критической температуре
1
A
) – 0,02%. Фер- рит магнитен. Это самая мягкая структурная составляющая железо- углеродистых сплавов (60…80 НВ), его свойства близки к свойствам технически чистого железа. Феррит является структурой технического железа, может быть в виде множества зерен различной величины, от округлой до пластинчатой и иглообразной форм, образующих массивы, сетки, смеси и т.п.
Аустенит (А) – твердый раствор внедрения углерода в гамма- железе, обозначается
C
Fe
, имеет гранецентрированную кубиче- скую решетку. Предельная растворимость углерода в γ-железе дости- гает 2,14% при температуре 1147 °С, при понижении температуры уменьшается и при 727 °С составляет 0,8%. При медленном охлажде- нии сплавов структура аустенита сохраняется до той же температуры, при которой происходит его «распад» с образованием механической смеси феррита и цементита (перлит). Аустенит немагнитен, имеет невысокую твердость (200 НВ) и достаточно высокую пластичность, как структурная составляющая может быть в виде множества зерен различной величины, образующих массивы, смеси и т.п.
Перлит (П) – эвтектоид – представляет собой смесь кристаллов цементита и феррита при содержании углерода 0,8%. Твердость пер- лита 160…250 НВ в зависимости от его строения. Перлит является характерной структурной составляющей сталей и может быть в виде множества пар чередующихся кристаллов феррита и цементита от пластинчатой до зернитой форм различных размеров (дисперсности).
69
Образуется при постояннной температуре из кристаллов аустенита, содержание углерода в которых 0,8% при температуре ниже 727 °С, в результате вторичной кристаллизации
С
C
C
з
Fe
Fe
Fe
, в виде множества пар кристаллов обеих фаз.
Ледебурит (Л) – эвтектика, образующаясяся при первичной кри- сталлизации из жидкого раствора железа и углерода при постоянной температуре 1147 °С и строго определенном соотношении компонен- тов (4,3% углерода) – эвтектическое превращение. Представляет со- бой механическую смесь, состоящую из аустенита и цементита.
При температурах ниже 727 °С аустенит превращается в перлит, а ледебурит – в смесь перлита и цементита (превращенный ледебу- рит). Превращенный ледебурит отличается высокой твердостью
(
600 НВ) и является характерной структурной составляющей белых чугунов. Для изучение фазовых и структурных превращений пользу- ются диаграммой состояния, которые строятся в координатах «темпе- ратура – концентрация».
6.2. Диаграмма состояния системы «железо–цементит»
Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов в упрощен- ном виде представлена на рис. 6.1. Узловые точки диаграммы имеют общепринятые международные обозначения прописными буквами латинского алфавита: A, (B), C, D, E…. Ввиду того, что сплавы с со- держанием более 6,67% углерода в технике не применяются, исполь- зуется не вся диаграмма «железо–углерод», а только ее левая часть –
«железо–цементит».
Во всех железоуглеродистых сплавах в интервале температур между линиями ликвидуса (АСD) и солидуса (АЕСF) происходит пер- вичная кристаллизация. Выше линии ликвидуса сплавы находятся в жидком состоянии. Это области температур проведения металлурги- ческих и плавильных операций, разливки сплавов. Ниже линии соли- дуса сплавы находятся в твердом состоянии. Это область температур проведения операций горячей обработки давлением, различных видов термообработки заготовок и изделий.
Первичная кристаллизация железоуглеродистых сплавов начина- ется ниже линий АС и СD, а заканчивается на линиях AE и СF. Пер- вичная кристаллизация сталей, содержащих до 2,14% углерода, про- исходит с образованием кристаллов аустенита и заканчивается на ли- нии АЕ, ниже которой, до линий GS и SЕ (геометрическое место то- чек, соответствующих критическим температурам А
3
и A
cm
), стали имеют структуру аустенита.
70
Сплавы с содержанием углерода более 2,14% называются чугу- нами.
Первичная кристаллизация сплавов – доэвтектических чугунов с содержанием углерода от 2,14 до 4,30% – начинается с образования и роста кристаллов аустенита, состав которых будет изменяться по ли- нии АЕ. Ниже линии АBС сплав состоит из жидкой фазы и кристаллов аустенита. При дальнейшем понижении температуры в связи с выде- лением кристаллов аустенита жидкая фаза обогащается углеродом и при 1147 °С будет содержать углерода 4,3%, а твердая (аустенит) –
2,14% С. При этой температуре оставшийся жидкий сплав с содержа- нием углерода 4,3% кристаллизуется в эвтектику (ледебурит), состо- ящую из кристаллов аустенита с предельным содержанием углерода
2,14% и цементита 6,67% С. После первичной кристаллизации струк- тура доэвтектических чугунов состоит из аустенита и леде-бурита.
Первичная кристаллизация сплавов – заэвтектических чугунов с содержанием углерода свыше 4,3% – начинается ниже линии СD. Из жидкого сплава выделяются кристаллы первичного цементита. При понижении температуры из-за кристаллизации первичного цементита жидкая фаза будет обедняться углеродом до 4,3% и при 1147 °С закри- сталлизуется в эвтектику (ледебурит). После первичной кристаллиза- ции структура заэвтектических чугунов состоит из первичного цемен- тита и ледебурита. На линии ЕСF при температуре эвтектического пре- вращения находятся в равновесии три фазы: жидкий сплав, кристаллы аустенита и цементита.
Вторичная кристаллизация железоуглеродистых сплавов начина- ется ниже линий GS, SЕ и ЕСF, а заканчивается на линиях GP и РSK.
Линия GS определяет температуру начала перекристаллизации аусте- нита в феррит (при охлаждении обозначается A
r3
) или окончание пере- кристаллизации феррита в аустенит (при нагреве обозначается A
c3
).
Линии GS и SЕ определяют предельную растворимость углерода в аустените, а линия QР – в феррите.
Вторичная кристаллизация сплавов – доэвтектоидных сталей с со- держанием углерода до 0,8% – начинается с образования и роста кри- сталлов феррита. С понижением температуры из-за кристаллизации феррита количество аустенита уменьшается, а содержание углерода в аустените увеличивается (по линии GS) и достигает 0,8% при 727 °С.
Ниже этой температуры аустенит образует перлит – эвтектоид, состоя- щий из множества пар кристаллов феррита и цементита. Образование цементита связано с тем, что максимальная растворимость углерода в
α-железе составляет 0,02% (при 727 °С), а в γ-железе она изменяется по линиям GS, достигая 0,8%. При образовании феррита выделяющийся
71 из аустенита углерод образует с железом химическое соединение Fе
3
C
– цементит (вторичный). Образование перлита происходит при вторич- ной кристаллизации, превращение называется эвтектоидным в отличие от эвтектического (эвтектика образуется из жидкого раствора). Темпе- ратура образования перлита обозначается
1
r
А
(охлаждение), соответ- ственно температура превращения перлита в аустенит – A
с1
(нагрева- ние).
В сплавах с содержанием углерода до 0,02% из-за уменьшения растворимости углерода в α-железе по линии PQ при понижении тем- пературы кристаллизуется третичный цементит и после окончатель- ного охлаждения структура таких сталей состоит из феррита и тре- тичного цементита. Сплавы, содержащие до 0,006% углерода, явля- ются однофазными и после вторичной кристаллизации имеют струк- туру феррита (рис. 6.2, а).
Рис. 6.2. Микроструктура стали в зависимости от содержания углерода (х450):
а – 0,06% С; б – 0,1% С; в – 0,22% С; г – 0,3% С; д – 04% С; е – 0,55% С;
ж – 0,8% С; з – 1,3% С
72
Структура доэвтектоидной стали с содержанием углерода от 0,02 до 0,8% после окончательного охлаждения состоит из феррита и пер- лита (рис. 6.2, б–е).
Вторичная кристаллизация сплавов – заэвтектоидных сталей с содержанием углерода от 0,8 до 2,14% – начинается с образования и роста кристаллов вторичного цементита по границам кристаллов аустенита. Образование вторичного цементита связано с уменьшени- ем растворимости углерода в γ-железе (аустените) по линии ES и про- исходит до тех пор, пока в оставшемся аустените содержание углеро- да не уменьшится до 0,8% при 727 °С. При этой температуре аустенит распадается с образованием эвтектоида – перлита (рис. 6.2, ж).
После окончательного охлаждения структура заэвтектоидной стали состоит из перлита и вторичного цементита (рис. 6.2, з). Вто- ричная кристаллизация сплавов – доэвтектических чугунов – начина- ется ниже линии EC с выделения кристаллов вторичного цементита из аустенита вследствие уменьшения предельной растворимости уг- лерода в аустените (в том числе и в аустените, входящем в состав ле- дебурита) в соответствии с линией SЕ. При достижении температуры
727 °С (линия РSК) аустенит, обедненный углеродом до эвтектоидно- го состава (0,8% С), превращается в перлит (табл. 6.1). После оконча- тельного охлаждения структура доэвтектических чугунов состоит из перлита, превращенного ледебурита (перлита и цементита) и вторич- ного цементита. Вторичная кристаллизация сплавов – заэвтектиче- ских чугунов с содержанием углерода свыше 4,3% – начинается ниже линии CF с выделения кристаллов вторичного цементита из кристал- лов аустенита, входящих в состав ледебурита. При охлаждении до температуры 727 °С аустенит, обедненный углеродом до 0,8%, пре- вращается в перлит.
После окончательного охлаждения структура заэвтектических чугунов состоит из кристаллов первичного цементита и превращенно- го ледебурита.
Т а б л и ц а 6.1
Технологические критические температуры железоуглеродистых сплавов
Критические
Линия или точка на диаграмме состояния
Характер превращения
Точки
Температура,
°С
А
1
, А
с1
, А
r1 727
РSК
Эвтектоидное
(перлитное) при охлаждении и аустенитное при нагре-
73 ве
Окончание табл. 6.1
Критические
Линия или точка на диаграмме состояния
Характер превращения
Точки
Температура,
°С
A
2 768
Температура
Кюри
Переход магнитного α-железа (фер- рита) в немагнитное состояние (при нагреве) и обратно (при охлаждении)
A
3
, A
c3
, А
r3 727–911
GS
Начало выделения (вторичной кри- сталлизации) феррита (при охлажде- нии) или окончание растворения фер- рита в аустените (при нагреве)
A
cm
727–1147
SE
Предельная растворимость углерода в γ-железе. Выделение (при охлажде- нии) или растворении (при нагреве) вторичного цементита
– 1147 ECF
Эвтектическое (ледебуритное) пре- вращение
A
4 1400
–
Полиморфное превращение
Fe
Fe
γ
(при нагреве и обратно при охлаждении)
Микроструктура углеродистой стали в отожженном состо-
янии. По структуре в равновесном состоянии стали классифицирует- ся на доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтектоидные.
Доэвтектоидные стали с содержанием углерода до 0,8% имеют структуру, состоящую из феррита и перлита. С увеличением содер- жания углерода в стали количество феррита пропорционально уменьшается, а количество перлита увеличивается. Изменяются раз- меры и форма феррита. Если структура состоит из одного феррита
(техническое железо), обычное травление 4%-ным раствором азотной кислоты в спирте выявляет только границы зерен феррита. При более глубоком травлении появляется незначительная разница в цвете зе- рен, которая зависит от их ориентации относительно поверхности шлифа. При малом содержании углерода в стали (до
0,2%) феррит имеет вид зерен, по стыкам которых располагаются участки перлита.
При среднем содержании углерода (0,3…0,5%) феррит и области пер- лита имеют вид зерен. При содержании углерода, близком к эвтекто- идному, феррит располагается вокруг областей перлита в виде сетки
(см. рис. 6.2).
74
Сталь с содержанием углерода 0,8%, имеющая структуру перли- та, называется эвтектоидной. В зависимости от формы кристаллов цементита перлит подразделяют на зернистый с круглой формой кри- сталлов и пластинчатый – с вытянутой.
Стали, содержащие свыше 0,8% углерода, называются заэвтекто- идными. Их структура состоит из перлита и вторичного цементита.
В структуре заэвтектоидной стали цементит (вторичный) может иметь форму сетки, зерен и игл (см. рис. 6.2). При травлении кислот- ными реактивами цементит не протравливается и в поле зрения мик- роскопа остается светлым, так же как ферритная сетка в доэвтекто- идной стали. В зависимости от содержания углерода в углеродистой стали в отожженном равновесном состоянии изменяется её микро- структура и, соответственно, механические свойства (табл. 6.2).
Т а б л и ц а 6.2
Механические свойства стали в зависимости от содержания углерода
Содержание углерода, %
Предел прочности при растяжении, МПа
Предел текучести, МПа
Относительное удлинение %
Менее 0,20
Менее 500
Менее 280 20 – 30 0,20 – 0,45 500 – 650 280 – 850 15 – 20 0,45 – 0,60 650 – 850 350 – 450 10 – 15 0,60 – 0,85 850 – 1150 450 – 1000 15 – 6
7. УГЛЕРОДИСТЫЕ СТАЛИ
7.1. Классификация углеродистых сталей
Сталь – основной металлический материал, используемый для изготовления деталей машин, приборов, строительных конструкций и инструментов, что обусловлено комплексом его механических, физи- ко-химических и технологических свойств, а также приемлемым уровнем стоимости. Изменяя химический состав стали, можно в ши- роких пределах менять её свойства с учетом особенностей примене- ния. Из всего объема стали, выпускаемого металлургической про- мышленностью, 85% приходится на долю углеродистой, 15% – леги- рованной.
75
Углеродистые стали классифицируют по содержанию углерода, назначению, качеству, способу раскисления и структуре в равновес- ном состоянии.
По содержанию углерода стали подразделяются на низкоуглеро- дистые (<0,3% C), среднеуглеродистые (0,3–0,6% С), высокоуглеро- дистые (>0,7% С).
По структуре различают: 1) доэвтектоидные стали с содержанием углерода до 0,8%, имеющие ферритно-перлитную структуру; 2) эвтек- тоидные, с содержанием углерода около 0,8%, со структурой перлита;
3) заэвтектоидные, с содержанием углерода 0,8 – 2,14%, со структу- рой перлита и цементита.
По способу производства различают стали, выплавляемые в элек- тропечах, мартеновских печах и кислородно-конвертерным способом.
Наилучшими свойствами обладает электросталь, содержащая наименьшее количество вредных примесей: серы, фосфора и неме- таллических включений.
По способу раскисления различают кипящие, полуспокойные и спокойные стали. Раскисление – процесс удаления из жидкого метал- ла кислорода. Спокойные стали, раскисленные марганцем, кремнием и алюминием, имеющими большее сродство к кислороду, чем железо, содержат мало кислорода и затвердевают спокойно, без газовыделе- ния. Кипящие стали раскисляются марганцем, повышенное содержа- ние кислорода в момент разливки приводит к его взаимодействию с углеродом. Выделение пузырьков оксида углерода (СО) создает впе- чатление кипения стали, чем и обусловлено её название. Кипящие стали имеют химическую неоднородность и газовую пористость в слитке, но достаточно дешевы. Благодаря низкому содержанию крем- ния (<0,05%) хорошо штампуются в холодном состоянии. Их недо- статок – высокий порог хладноломкости. Кипящие стали производят низкоуглеродистыми, благодаря чему газовые и усадочные поры при прокатке завариваются. Полуспокойные стали раскисляются марган- цем и кремнием.
По качеству различают стали обыкновенного качества, каче- ственные и высококачественные. Под качеством стали понимают со- вокупность свойств, определяемых металлургическим процессом её производства (металлургическое качество). Однородность химиче- ского состава, строения и свойств стали, её технологичность в значи- тельной степени зависят от содержания скрытых примесей (кислоро- да, водорода, азота) и вредных примесей (серы, фосфора и неметал- лических включений). Основным показателем для разделения по ка- честву являются нормы содержания вредных примесей. Стали обык-
76 новенного качества содержат не более 0,05% серы, не более 0,04% фосфора, качественные стали – не более 0,04% серы, не более 0,035% фосфора, высококачественные – не более 0,025% серы и фосфора.
Свойства углеродистых сталей зависят от содержания углерода и по- стоянных, в том числе скрытых, примесей. Стоимость стали возраста- ет по мере повышения ее качества.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 14
68
В железоуглеродистых сплавах наблюдаются следующие фазы: жидкий раствор, твердые растворы углерода в α-железе (феррит), в γ- железе (аустенит) и цементит. Основные структурные составляющие железоуглеродистых сплавов – феррит, аустенит, цементит, графит, перлит, ледебурит.
Цементит (Ц) обладает металлическими свойствами, имеет сложную кристаллическую решетку. Температура плавления
1500 °С (температура диссоциации 1252 °С). В цементите содержит- ся 6,67 весовых процентов углерода и 93,33 железа. Цементит – очень твердая фаза (800 НВ), но хрупкая (
%
0
). В железоуглеродистых сплавах может быть в виде мелких округлых частиц, пластинок, сет- ки, игл, форма и размеры которых оказывают большое влияние на свойства сплавов.
Феррит (Ф) – твердый раствор внедрения углерода в α-железе, обозначается
C
Fe
, имеет кубическую объемно-центрированную решетку. Растворимость углерода в α-железе при комнатной темпера- туре 0,006%, а при 727 °С (критической температуре
1
A
) – 0,02%. Фер- рит магнитен. Это самая мягкая структурная составляющая железо- углеродистых сплавов (60…80 НВ), его свойства близки к свойствам технически чистого железа. Феррит является структурой технического железа, может быть в виде множества зерен различной величины, от округлой до пластинчатой и иглообразной форм, образующих массивы, сетки, смеси и т.п.
Аустенит (А) – твердый раствор внедрения углерода в гамма- железе, обозначается
C
Fe
, имеет гранецентрированную кубиче- скую решетку. Предельная растворимость углерода в γ-железе дости- гает 2,14% при температуре 1147 °С, при понижении температуры уменьшается и при 727 °С составляет 0,8%. При медленном охлажде- нии сплавов структура аустенита сохраняется до той же температуры, при которой происходит его «распад» с образованием механической смеси феррита и цементита (перлит). Аустенит немагнитен, имеет невысокую твердость (200 НВ) и достаточно высокую пластичность, как структурная составляющая может быть в виде множества зерен различной величины, образующих массивы, смеси и т.п.
Перлит (П) – эвтектоид – представляет собой смесь кристаллов цементита и феррита при содержании углерода 0,8%. Твердость пер- лита 160…250 НВ в зависимости от его строения. Перлит является характерной структурной составляющей сталей и может быть в виде множества пар чередующихся кристаллов феррита и цементита от пластинчатой до зернитой форм различных размеров (дисперсности).
69
Образуется при постояннной температуре из кристаллов аустенита, содержание углерода в которых 0,8% при температуре ниже 727 °С, в результате вторичной кристаллизации
С
C
C
з
Fe
Fe
Fe
, в виде множества пар кристаллов обеих фаз.
Ледебурит (Л) – эвтектика, образующаясяся при первичной кри- сталлизации из жидкого раствора железа и углерода при постоянной температуре 1147 °С и строго определенном соотношении компонен- тов (4,3% углерода) – эвтектическое превращение. Представляет со- бой механическую смесь, состоящую из аустенита и цементита.
При температурах ниже 727 °С аустенит превращается в перлит, а ледебурит – в смесь перлита и цементита (превращенный ледебу- рит). Превращенный ледебурит отличается высокой твердостью
(
600 НВ) и является характерной структурной составляющей белых чугунов. Для изучение фазовых и структурных превращений пользу- ются диаграммой состояния, которые строятся в координатах «темпе- ратура – концентрация».
6.2. Диаграмма состояния системы «железо–цементит»
Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов в упрощен- ном виде представлена на рис. 6.1. Узловые точки диаграммы имеют общепринятые международные обозначения прописными буквами латинского алфавита: A, (B), C, D, E…. Ввиду того, что сплавы с со- держанием более 6,67% углерода в технике не применяются, исполь- зуется не вся диаграмма «железо–углерод», а только ее левая часть –
«железо–цементит».
Во всех железоуглеродистых сплавах в интервале температур между линиями ликвидуса (АСD) и солидуса (АЕСF) происходит пер- вичная кристаллизация. Выше линии ликвидуса сплавы находятся в жидком состоянии. Это области температур проведения металлурги- ческих и плавильных операций, разливки сплавов. Ниже линии соли- дуса сплавы находятся в твердом состоянии. Это область температур проведения операций горячей обработки давлением, различных видов термообработки заготовок и изделий.
Первичная кристаллизация железоуглеродистых сплавов начина- ется ниже линий АС и СD, а заканчивается на линиях AE и СF. Пер- вичная кристаллизация сталей, содержащих до 2,14% углерода, про- исходит с образованием кристаллов аустенита и заканчивается на ли- нии АЕ, ниже которой, до линий GS и SЕ (геометрическое место то- чек, соответствующих критическим температурам А
3
и A
cm
), стали имеют структуру аустенита.
70
Сплавы с содержанием углерода более 2,14% называются чугу- нами.
Первичная кристаллизация сплавов – доэвтектических чугунов с содержанием углерода от 2,14 до 4,30% – начинается с образования и роста кристаллов аустенита, состав которых будет изменяться по ли- нии АЕ. Ниже линии АBС сплав состоит из жидкой фазы и кристаллов аустенита. При дальнейшем понижении температуры в связи с выде- лением кристаллов аустенита жидкая фаза обогащается углеродом и при 1147 °С будет содержать углерода 4,3%, а твердая (аустенит) –
2,14% С. При этой температуре оставшийся жидкий сплав с содержа- нием углерода 4,3% кристаллизуется в эвтектику (ледебурит), состо- ящую из кристаллов аустенита с предельным содержанием углерода
2,14% и цементита 6,67% С. После первичной кристаллизации струк- тура доэвтектических чугунов состоит из аустенита и леде-бурита.
Первичная кристаллизация сплавов – заэвтектических чугунов с содержанием углерода свыше 4,3% – начинается ниже линии СD. Из жидкого сплава выделяются кристаллы первичного цементита. При понижении температуры из-за кристаллизации первичного цементита жидкая фаза будет обедняться углеродом до 4,3% и при 1147 °С закри- сталлизуется в эвтектику (ледебурит). После первичной кристаллиза- ции структура заэвтектических чугунов состоит из первичного цемен- тита и ледебурита. На линии ЕСF при температуре эвтектического пре- вращения находятся в равновесии три фазы: жидкий сплав, кристаллы аустенита и цементита.
Вторичная кристаллизация железоуглеродистых сплавов начина- ется ниже линий GS, SЕ и ЕСF, а заканчивается на линиях GP и РSK.
Линия GS определяет температуру начала перекристаллизации аусте- нита в феррит (при охлаждении обозначается A
r3
) или окончание пере- кристаллизации феррита в аустенит (при нагреве обозначается A
c3
).
Линии GS и SЕ определяют предельную растворимость углерода в аустените, а линия QР – в феррите.
Вторичная кристаллизация сплавов – доэвтектоидных сталей с со- держанием углерода до 0,8% – начинается с образования и роста кри- сталлов феррита. С понижением температуры из-за кристаллизации феррита количество аустенита уменьшается, а содержание углерода в аустените увеличивается (по линии GS) и достигает 0,8% при 727 °С.
Ниже этой температуры аустенит образует перлит – эвтектоид, состоя- щий из множества пар кристаллов феррита и цементита. Образование цементита связано с тем, что максимальная растворимость углерода в
α-железе составляет 0,02% (при 727 °С), а в γ-железе она изменяется по линиям GS, достигая 0,8%. При образовании феррита выделяющийся
71 из аустенита углерод образует с железом химическое соединение Fе
3
C
– цементит (вторичный). Образование перлита происходит при вторич- ной кристаллизации, превращение называется эвтектоидным в отличие от эвтектического (эвтектика образуется из жидкого раствора). Темпе- ратура образования перлита обозначается
1
r
А
(охлаждение), соответ- ственно температура превращения перлита в аустенит – A
с1
(нагрева- ние).
В сплавах с содержанием углерода до 0,02% из-за уменьшения растворимости углерода в α-железе по линии PQ при понижении тем- пературы кристаллизуется третичный цементит и после окончатель- ного охлаждения структура таких сталей состоит из феррита и тре- тичного цементита. Сплавы, содержащие до 0,006% углерода, явля- ются однофазными и после вторичной кристаллизации имеют струк- туру феррита (рис. 6.2, а).
Рис. 6.2. Микроструктура стали в зависимости от содержания углерода (х450):
а – 0,06% С; б – 0,1% С; в – 0,22% С; г – 0,3% С; д – 04% С; е – 0,55% С;
ж – 0,8% С; з – 1,3% С
72
Структура доэвтектоидной стали с содержанием углерода от 0,02 до 0,8% после окончательного охлаждения состоит из феррита и пер- лита (рис. 6.2, б–е).
Вторичная кристаллизация сплавов – заэвтектоидных сталей с содержанием углерода от 0,8 до 2,14% – начинается с образования и роста кристаллов вторичного цементита по границам кристаллов аустенита. Образование вторичного цементита связано с уменьшени- ем растворимости углерода в γ-железе (аустените) по линии ES и про- исходит до тех пор, пока в оставшемся аустените содержание углеро- да не уменьшится до 0,8% при 727 °С. При этой температуре аустенит распадается с образованием эвтектоида – перлита (рис. 6.2, ж).
После окончательного охлаждения структура заэвтектоидной стали состоит из перлита и вторичного цементита (рис. 6.2, з). Вто- ричная кристаллизация сплавов – доэвтектических чугунов – начина- ется ниже линии EC с выделения кристаллов вторичного цементита из аустенита вследствие уменьшения предельной растворимости уг- лерода в аустените (в том числе и в аустените, входящем в состав ле- дебурита) в соответствии с линией SЕ. При достижении температуры
727 °С (линия РSК) аустенит, обедненный углеродом до эвтектоидно- го состава (0,8% С), превращается в перлит (табл. 6.1). После оконча- тельного охлаждения структура доэвтектических чугунов состоит из перлита, превращенного ледебурита (перлита и цементита) и вторич- ного цементита. Вторичная кристаллизация сплавов – заэвтектиче- ских чугунов с содержанием углерода свыше 4,3% – начинается ниже линии CF с выделения кристаллов вторичного цементита из кристал- лов аустенита, входящих в состав ледебурита. При охлаждении до температуры 727 °С аустенит, обедненный углеродом до 0,8%, пре- вращается в перлит.
После окончательного охлаждения структура заэвтектических чугунов состоит из кристаллов первичного цементита и превращенно- го ледебурита.
Т а б л и ц а 6.1
Технологические критические температуры железоуглеродистых сплавов
Критические
Линия или точка на диаграмме состояния
Характер превращения
Точки
Температура,
°С
А
1
, А
с1
, А
r1 727
РSК
Эвтектоидное
(перлитное) при охлаждении и аустенитное при нагре-
73 ве
Окончание табл. 6.1
Критические
Линия или точка на диаграмме состояния
Характер превращения
Точки
Температура,
°С
A
2 768
Температура
Кюри
Переход магнитного α-железа (фер- рита) в немагнитное состояние (при нагреве) и обратно (при охлаждении)
A
3
, A
c3
, А
r3 727–911
GS
Начало выделения (вторичной кри- сталлизации) феррита (при охлажде- нии) или окончание растворения фер- рита в аустените (при нагреве)
A
cm
727–1147
SE
Предельная растворимость углерода в γ-железе. Выделение (при охлажде- нии) или растворении (при нагреве) вторичного цементита
– 1147 ECF
Эвтектическое (ледебуритное) пре- вращение
A
4 1400
–
Полиморфное превращение
Fe
Fe
γ
(при нагреве и обратно при охлаждении)
Микроструктура углеродистой стали в отожженном состо-
янии. По структуре в равновесном состоянии стали классифицирует- ся на доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтектоидные.
Доэвтектоидные стали с содержанием углерода до 0,8% имеют структуру, состоящую из феррита и перлита. С увеличением содер- жания углерода в стали количество феррита пропорционально уменьшается, а количество перлита увеличивается. Изменяются раз- меры и форма феррита. Если структура состоит из одного феррита
(техническое железо), обычное травление 4%-ным раствором азотной кислоты в спирте выявляет только границы зерен феррита. При более глубоком травлении появляется незначительная разница в цвете зе- рен, которая зависит от их ориентации относительно поверхности шлифа. При малом содержании углерода в стали (до
0,2%) феррит имеет вид зерен, по стыкам которых располагаются участки перлита.
При среднем содержании углерода (0,3…0,5%) феррит и области пер- лита имеют вид зерен. При содержании углерода, близком к эвтекто- идному, феррит располагается вокруг областей перлита в виде сетки
(см. рис. 6.2).
74
Сталь с содержанием углерода 0,8%, имеющая структуру перли- та, называется эвтектоидной. В зависимости от формы кристаллов цементита перлит подразделяют на зернистый с круглой формой кри- сталлов и пластинчатый – с вытянутой.
Стали, содержащие свыше 0,8% углерода, называются заэвтекто- идными. Их структура состоит из перлита и вторичного цементита.
В структуре заэвтектоидной стали цементит (вторичный) может иметь форму сетки, зерен и игл (см. рис. 6.2). При травлении кислот- ными реактивами цементит не протравливается и в поле зрения мик- роскопа остается светлым, так же как ферритная сетка в доэвтекто- идной стали. В зависимости от содержания углерода в углеродистой стали в отожженном равновесном состоянии изменяется её микро- структура и, соответственно, механические свойства (табл. 6.2).
Т а б л и ц а 6.2
Механические свойства стали в зависимости от содержания углерода
Содержание углерода, %
Предел прочности при растяжении, МПа
Предел текучести, МПа
Относительное удлинение %
Менее 0,20
Менее 500
Менее 280 20 – 30 0,20 – 0,45 500 – 650 280 – 850 15 – 20 0,45 – 0,60 650 – 850 350 – 450 10 – 15 0,60 – 0,85 850 – 1150 450 – 1000 15 – 6
7. УГЛЕРОДИСТЫЕ СТАЛИ
7.1. Классификация углеродистых сталей
Сталь – основной металлический материал, используемый для изготовления деталей машин, приборов, строительных конструкций и инструментов, что обусловлено комплексом его механических, физи- ко-химических и технологических свойств, а также приемлемым уровнем стоимости. Изменяя химический состав стали, можно в ши- роких пределах менять её свойства с учетом особенностей примене- ния. Из всего объема стали, выпускаемого металлургической про- мышленностью, 85% приходится на долю углеродистой, 15% – леги- рованной.
75
Углеродистые стали классифицируют по содержанию углерода, назначению, качеству, способу раскисления и структуре в равновес- ном состоянии.
По содержанию углерода стали подразделяются на низкоуглеро- дистые (<0,3% C), среднеуглеродистые (0,3–0,6% С), высокоуглеро- дистые (>0,7% С).
По структуре различают: 1) доэвтектоидные стали с содержанием углерода до 0,8%, имеющие ферритно-перлитную структуру; 2) эвтек- тоидные, с содержанием углерода около 0,8%, со структурой перлита;
3) заэвтектоидные, с содержанием углерода 0,8 – 2,14%, со структу- рой перлита и цементита.
По способу производства различают стали, выплавляемые в элек- тропечах, мартеновских печах и кислородно-конвертерным способом.
Наилучшими свойствами обладает электросталь, содержащая наименьшее количество вредных примесей: серы, фосфора и неме- таллических включений.
По способу раскисления различают кипящие, полуспокойные и спокойные стали. Раскисление – процесс удаления из жидкого метал- ла кислорода. Спокойные стали, раскисленные марганцем, кремнием и алюминием, имеющими большее сродство к кислороду, чем железо, содержат мало кислорода и затвердевают спокойно, без газовыделе- ния. Кипящие стали раскисляются марганцем, повышенное содержа- ние кислорода в момент разливки приводит к его взаимодействию с углеродом. Выделение пузырьков оксида углерода (СО) создает впе- чатление кипения стали, чем и обусловлено её название. Кипящие стали имеют химическую неоднородность и газовую пористость в слитке, но достаточно дешевы. Благодаря низкому содержанию крем- ния (<0,05%) хорошо штампуются в холодном состоянии. Их недо- статок – высокий порог хладноломкости. Кипящие стали производят низкоуглеродистыми, благодаря чему газовые и усадочные поры при прокатке завариваются. Полуспокойные стали раскисляются марган- цем и кремнием.
По качеству различают стали обыкновенного качества, каче- ственные и высококачественные. Под качеством стали понимают со- вокупность свойств, определяемых металлургическим процессом её производства (металлургическое качество). Однородность химиче- ского состава, строения и свойств стали, её технологичность в значи- тельной степени зависят от содержания скрытых примесей (кислоро- да, водорода, азота) и вредных примесей (серы, фосфора и неметал- лических включений). Основным показателем для разделения по ка- честву являются нормы содержания вредных примесей. Стали обык-
76 новенного качества содержат не более 0,05% серы, не более 0,04% фосфора, качественные стали – не более 0,04% серы, не более 0,035% фосфора, высококачественные – не более 0,025% серы и фосфора.
Свойства углеродистых сталей зависят от содержания углерода и по- стоянных, в том числе скрытых, примесей. Стоимость стали возраста- ет по мере повышения ее качества.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 14
7.2. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей
Углерод является элементом, в значительной степени определя- ющим структуру и свойства стали. С увеличением его содержания твердость стали возрастает линейно до концентрации углерода 0,9%; с дальнейшим увеличением его содержания рост твердости замедля- ется, что связано с увеличением количества цементита. Прочность растет до концентрации 0,9% С; дальнейшее увеличение содержания
С приводит к ее снижению, так как цементит в заэвтектоидной стали выделяется по границам зерен перлита, образуя хрупкую сетку
(рис. 7.1).
77
Рис. 7.1. Влияние содержания углерода на механические свойства стали (а) и количество феррита и цементита (б)
Пластичность и вязкость с увеличением содержания углерода снижаются. Удовлетворительные свойства прочности, пластичности и вязкости имеют стали, содержащие до 0,5% С. Такие стали относятся к конструкционным, работающим в условиях статических и динами- ческих нагрузок. Стали с содержанием 0,6…0,8% С обладают боль- шим сопротивлением малым пластическим деформациям, что опре- деляет их использование в качестве пружинных, стали с содержанием углерода более 0,7%, имеющие высокую твердость и износостой- кость, но низкую пластичность и вязкость, – в качестве инструмен- тальных.
Увеличение содержания углерода не только снижает пластич- ность и вязкость, но и повышает верхний предел порога хладнолом- кости (каждая 0,1% С повышает температуру перехода на 20 °С), расширяя интервал температур перехода стали в хрупкое состояние.
Углерод существенно влияет на технологические свойства сталей: с
78 увеличением его содержания ухудшаются свариваемость и способ- ность деформироваться в горячем и особенно в холодном состоянии.
В углеродистой стали содержится 97,0…99,5% железа, остальное
– примеси, присутствие которых определяется технологией производ- ства. Постоянными примесями являются кремний, марганец, сера, фосфор, скрытыми – кислород, водород, азот. Марганец и кремний, вводимые в качестве раскислителей, присутствуют в углеродистых сталях в количестве до 0,8% и 0,4% соответственно. В основном они растворяются в феррите, упрочняя его; кроме того, марганец умень- шает вредное влияние серы, связывая ее в виде MnS.
Вредными примесями являются сера и фосфор, переходящие в сталь из чугуна. Сера понижает пластичность и вязкость, сообщает стали свойство красноломкости при горячей обработке давлением.
Сера присутствует в стали в виде FeS (при малом содержании мар- ганца) и вследствие значительной склонности к ликвации образует легкоплавкую эвтектику Fe–FeS (t
пл
= 988 °C), располагающуюся по границам зерен, что существенно снижает прочность и пластичность, а при горячей обработке давлением в интервале 800…1200 °C вызы- вает красноломкость. Марганец устраняет красноломкость, так как
MnS имеет температуру плавления выше 1620 °C, что превышает температуру нагрева при ковке. Вместе с тем MnS, так же как и дру- гие неметаллические включения (FeO, MnO, SiO
2
), снижает пластич- ность, вязкость и усталостную прочность, увеличивает анизотропию свойств деформированных заготовок. Поэтому содержание серы в стали ограничивают. В обычных сталях оно не должно превышать
0,05%. Фосфор в значительном количестве растворяется в феррите, вследствие склонности к ликвации преимущественно располагается по границам зерен, уменьшая его пластичность и вязкость, повышая температурной порог хладноломкости.
Скрытые примеси – газы – попадают в сталь при выплавке из окружающей среды и могут присутствовать в стали в виде твердого раствора в феррите, в составе химических соединений (нитриды, ок- сиды), в свободном состоянии в порах металла. Кислород и азот мало растворимы в феррите, поэтому присутствуют в основном в виде не- металлических включений, что снижает его вязкость. Повышенное содержание водорода приводит к появлению трещин овальной формы
– флокенов. Газообразные примеси резко отрицательно влияют на свойства сталей, поэтому вакуумирование стали или продувка инерт- ными газами улучшают ее свойства.