Влияние марганца на свойства стали


Влияние состава стали на ее свойства:

Углерод - неотъемлемая часть любой стали, так как сталь это сплав углерода с железом. Процентное содержание углерода определяет механические свойства стали. С увеличением содержания углерода в составе стали, твердость, прочность и упругость стали увеличиваются, но пластичность и сопротивление удару понижаются, а обрабатываемость и свариваемость ухудшается.

 

Кремний - незначительное его содержание в составе стали особого влияния на ее свойства не оказывает. При повышении содержания кремния значительно улучшаются упругие свойства, магнитопроницаемость, сопротивление коррозии и стойкость к окислению при высоких температурах.

Марганец - в углеродистой стали содержится в небольшом количестве и особого влияния на ее свойства не оказывает. Однако он образует с железом твердое соединение повышающее твердость и прочность стали, несколько уменьшая ее пластичность. Марганец связывает серу в соединение MnS, препятствуя образованию вредного соединения FeS. Кроме того, марганец раскисляет сталь. Сталь в состав которой входит большое количество марганца приобретает существенную твердость и сопротивление износу.

Сера - является вредной примесью в составе стали, где она находится преимущественно в виде FeS. Это соединение придает стали хрупкость при высоких температурах - красноломкость. Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость.
В углеродистой стали допустимое содержание серы - не более 0,07%.

Фосфор
- также является вредной примесью в составе стали. Он образует с железом соединение Fe3P. Кристаллы этого соединения очень хрупки, вследствие чего сталь приобретает высокую хрупкость в холодном состоянии - хладноломкость. Отрицательное влияние фосфора наибольшим образом сказывается при высоком содержании углерода.

Легирующие компоненты в составе стали и их влияние на свойства:

Алюминий - сталь, состав которой дополнен этим элементом, приобретает повышенную жаростойкость и окалиностойкость.

Кремний - увеличивает упругость, кислостойкость, окалиностойкость стали.

Марганец - увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок при этом не уменьшает пластичности.

Медь -  улучшает коррозионностойкие свойства стали.

Хром - повышает твердость и прочность стали, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионностойкость. Содержание больших количеств хрома в составе стали придает ей нержавеющие свойства.

Никель - также как и хром придает стали коррозионную стойкость, а также увеличивает прочность и пластичность.

Вольфрам - входя в состав стали, образует очень твердые химические соединения - карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость. Вольфрам препятствует расширению стали при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске.

Ванадий - повышает твердость и прочность стали, увеличивает плотность стали. Ванадий является хорошим раскислителем.

Кобальт - повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает стойкость против ударных нагрузок.

Молибден - увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, улучшает антикоррозионные свойства стали и сопротивление окислению при высоких температурах.

Титан - повышает прочность и плотность стали, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и увеличивает коррозионностойкость.

На нашей металлобазе Вы можете купить самые разнообразные виды металлопроката по оптовым ценам: арматуру, катанку, круг, листы г/к, листы х/к, листы рифленые, листы оцинкованные (оцинковка), листы с полимерным покрытием (полимер), проволоку Вр, проволоку ОК, проволоку оцинкованную, проволоку колючую, гвозди, канаты, метизы, угловой прокат, швеллер, двутавры, электроды, трубы профильные квадратные, трубы профильные прямоугольные, трубы круглые водогазопроводные и др.

www.pm.kg

Влияние химических элементов на свойства стали.

Условные обозначения химических элементов:

хром ( Cr ) — Х
никель ( Ni ) — Н
молибден ( Mo ) — М
титан ( Ti ) — Т
медь ( Cu ) — Д
ванадий ( V ) — Ф
вольфрам ( W ) — В
азот ( N ) — А
алюминий ( Аl ) — Ю
бериллий ( Be ) — Л
бор ( B ) — Р
висмут ( Вi ) — Ви
галлий ( Ga ) — Гл
иридий ( Ir ) — И
кадмий ( Cd ) — Кд
кобальт ( Co ) — К
кремний ( Si ) — C
магний ( Mg ) — Ш
марганец ( Mn ) — Г
свинец ( Pb ) — АС
ниобий ( Nb) — Б
селен ( Se ) — Е
углерод ( C ) — У
фосфор ( P ) — П
цирконий ( Zr ) — Ц

 ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ НА СТАЛЬ И ЕЕ СВОЙСТВА

Углерод — находится в стали обычно в виде химического соединения Fe3C, называемого цементитом. С увеличением содержания углерода до 1,2% твердость, прочность и упругость стали увеличиваются, но пластичность и сопротивление удару понижаются, а обрабатываемость ухудшается, ухудшается и свариваемость.

Кремний — если он содержится в стали в небольшом количестве, особого влияния на ее свойства не оказывает.(Полезная примесь; вводят в качестве активного раскислителя и остается в стали в кол-ве 0,4%)

Марганец —  как и кремний, содержится в обыкновенной углеродистой стали в небольшом количестве и особого влияния на ее свойства также не оказывает. (Полезная примесь; вводят в сталь для раскисления и остается в ней в кол-ве 0,3-0,8%. Марганец уменьшает вредное влияние кислорода и серы.

Сера —  является вредной примесью. Она находится в стали главным образом в виде FeS. Это соединение сообщает стали хрупкость при высоких температурах, например при ковке, — свойство, которое называется красноломкостью. Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость. В углеродистой стали допускается серы не более 0,06-0,07%. ( От красноломкости сталь предохраняет марганец, который связывает серу в сульфиды MnS).

Фосфор — также является вредной примесью. Снижает вязкость при пониженных температурах, то есть вызывает хладноломкость. Обрабатываемость стали фосфор несколько улучшает, так как способствует отделению стружки.

 ЛЕГИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА СТАЛИ

Хром (Х) — наиболее дешевый и распространенный элемент. Он повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионную стойкость; содержание больших количеств хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил.

Никель (Н) — сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения. Никель – дорогой металл, его стараются заменить более дешевым.

Вольфрам (В) — образует в стали очень твердые химические соединения – карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость. Вольфрам препятствует росту зерен при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Это дорогой и дефицитный металл.

Ванадий (Ф) — повышает твердость и прочность, измельчает зерно. Увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем, он дорог и дефицитен.

Кремний (С)-  в количестве свыше 1% оказывает особое влияние на свойства стали: содержание 1-1,5% Si увеличивает прочность, при этом вязкость сохраняется. При большем содержании кремния увеличивается электросопротивление и магнитопроницаемость. Кремний увеличивает также упругость, кислостойкость, окалиностойкость.

Марганец (Г) —  при содержании свыше 1% увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности.

Кобальт (К) — повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.

Молибден (М) — увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах.

Титан (Т) — повышает прочность и плотность стали, способствует измельчению зерна, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.

Ниобий (Б) — улучшает кислостойкость и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.

Алюминий (Ю) — повышает жаростойкость и окалиностойкость.

Медь (Д) — увеличивает антикоррозионные свойства, она вводится главным образом в строительную сталь.

Церий — повышает прочность и особенно пластичность.

Цирконий (Ц) — оказывает особое влияние на величину и рост зерна в стали, измельчает зерно и позволяет получать сталь с заранее заданной зернистостью.

Лантан, цезий, неодим — уменьшают пористость, способствуют уменьшению содержания серы в стали, улучшают качество поверхности, измельчают зерно.

Марганец — Влияние на свойства

Марганец заметно влияет на свойства стали, повышая п . ность в горячекатаных изделиях, из.меняя и некоторые дру. свойства. Но так как во всех сталях содержание марганца пр мерно одинаково, то его влияние на сталь разного состава ост. ется примерно постоянным.  [c.183]

Марганец — Влияние на свойства и структуру чугуна 16—19, 84, 115— 117, 172, 205  [c.240]

Макро- и микрогеометрические отклонения на поверхности 7, 10 Манометры пневматические поплавковые— Характеристика 76 Марганец — Влияние на свойства стального литья 115 Материалы — Расход на деталь при холодной штамповке — Расчетные формулы 209  [c.963]


Вакуумно-дуговой переплав осуществляется под вакуумом, поэтому нельзя забывать о возможных потерях элементов с высокой упругостью пара. Однако многие из этих элементов представляют собой "сорные примеси", способные, если при-. сутствуют в достаточных количествах, оказывать пагубное влияние на свойства сплава иными словами, удаление таких элементов, как свинец, висмут, олово, мышьяк и цинк, является благоприятным событием. Но опасность потерь в таких летучих элементах, как марганец и медь в сплавах, где их содержание строго определено, требует некоторых изменений в практике вакуумно-дугового переплава. В этих случаях плавку ведут под некоторым парциальным давлением азота или аргона, либо заблаговременно оптимизируют исходный химический состав электрода. Важно понимать, что вакуумно-дуговой переплав не был предназначен для удаления летучих элементов. Следует помнить и то, что эти элементы, даже если они полезны в том или ином отношении, понижают стабильность дуги. Когда же они образуют мощный конденсат на стенках изложницы, происходит серьезное ухудшение качества поверхности слитков.  [c.139]

Марганец вводят в стали как технологическую добавку для повышения степени их раскисления и устранения вредного влияния серы. Марганец считается технологической примесью при его содержании, не превышающем 0,8%. Марганец присутствует в сталях и сплавах в виде твердого раствора а и как технологическая примесь и существенного влияния на свойства сталей не оказывает.  [c.152]

Кроме углерода, в чугуне присутствует ряд примесей — марганец, кремний, сера, фосфор и др., но их количество и влияние на свойства чугуна иное, чем в стали.  [c.145]

Марганец п кремний вводят в сталь для ее раскисления в процессе плавки. Эти элементы растворяются в феррите и структурно не обнаруживаются, но заметно влияют на свойства стали, повышая прочность, твердость и снижая пластичность. Однако принимая во внимание, что содержание марганца и кремния в обычных сталях приблизительно одинаково, их влияние на свойства сталей разного состава не учитывается.  [c.77]

Марганец — Влияние на свойства стали и чугуна 8 (табл. 3)  [c.288]

Кроме углерода, в состав сталей входят марганец, кремний, сера, фосфор и другие элементы. Они оказывают различное влияние на свойства сталей, улучшая или ухудшая их качество.  [c.134]

Кремний (51) и марганец (Мп) в небольших количествах всегда содержатся в стали, так как это связано с технологией выплавки стали. Обычно в стали содержится не более 0,4% кремния и 0,8% марганца. В таких количествах эти элементы не оказывают существенного влияния на свойства стали. Стали с большим содержанием кремния и марганца имеют повышенную прочность, упругость и износостойкость. Однако при этом снижается пластичность, свариваемость и теплопроводность стали.   [c.26]


Легированными называются стали, в которых, кроме углерода, существенное влияние на свойства оказывают хром, никель, ванадий, вольфрам, бор, молибден, кремний, марганец и другие элементы, содержащиеся в значительном количестве в стали.  [c.28]

Чг/гун — сплав железа с содержанием углерода 2—5%. Содержащиеся в чугуне кремний, марганец, фосфор и сера оказывают значительное влияние на свойства отливок. Вредное действие оказывает сера. Изделия из чугуна получают главным образом отливкой в песчаные и металлические формы под центробежным давлением (водопроводные и канализационные трубы и другие полые заготовки) и небольшую часть в виде мелких отливок в оболочковые формы и по выплавляемым моделям.  [c.8]

Кремний и марганец вводят в сталь при ее выплавке для раскисления, т. е. очищения ее от кислорода, являющегося вредной примесью. Обычно сталь содержит до 0,5% кремния и до 1,0% марганца. В таких количествах эти элементы почти не оказывают влияния на свойства стали и потому не могут считаться легирующими элементами. Легирующими элементами они становятся, когда их содержание больше 0,8% для кремния и больше 1,0% для марганца. Таким образом, если в стали кремния содержится до 0,8%, то он представляет собою простую примесь если же его содержание свыше 0,8%, то его следует считать уже легирующим  [c.89]

Спокойные углеродистые конструкционные стали кроме углерода всегда содержат такие примеси, как марганец, кремний, серу и фосфор. Эти примеси оказывают различное влияние на свойства стали. С увеличением содержания углерода непрерывно возрастают твердость, предел прочности, предел текучести и предел упругости. Одновременно с этим уменьшаются относительное удлинение и ударная вязкость.  [c.155]

Какое влияние на свойства стали оказывают кремний и марганец  [c.58]

Кремний и марганец — это примеси, необходимые в процессе самого изготовления стали. Обычно содержание кремния в стали не превышает 0,4%, а марганца 0,8%. В таких ко- личествах они не оказывают существенного влияния на свойства стали.  [c.12]

Макрошлифы Приготовление 201 Марганец — Влияние на свойства стального литья 122  [c.544]

Марганец заметно влияет на свойства стали, повышая в горячекатан-ных изделиях прочность, изменяя и некоторые другие свойства, но так как во всех сталях содержание марганца примерно одинаково, то уровень его влияния на сталь остается постоянным.  [c.127]

Влияние примесей на свойства углеродистой стали. Кроме углерода в углеродистой стали всегда присутствуют кремний, марганец, сера и фосфор, которые оказывают различное влияние на свойства стали.  [c.77]

Кремний и марганец в указанных пределах существенного влияния на свойства стали не оказывают. С повышением их массового содержания (кремния выше 0,8 %, марганца — 1,0 %) наблюдается увеличение твердости и прочности стали. Однако такая сталь уже считается легированной.  [c.78]

Влияние углерода и постоянных примесей на свойства углеродистых сталей. В составе углеродистой стали кроме железа и углерода содержится ряд постоянных примесей кремний, марганец, сера, фосфор, кислород, азот, водород и другие элементы, которые оказывают большое влияние на свойства стали. Присутствие примесей объясняется трудностью их удаления при выплавке (сера, фосфор) или пере.ходом их в сталь при ее раскислении (кремний, марганец) или из шихты (хром, никель).  [c.45]

Влияние легирующих элементов на коррозионную стойкость сплавов. Легирующие элементы, изменяя структуру сплава, оказывают влияние на повышение его механических свойств и коррозионной стойкости. Хром вводят как основной элемент, способствующий пассивации стали, марганец  [c.61]

В составе малоуглеродистой стали обычно присутствуют углерод, марганец, кремний, сера, фосфор, кислород, азот, водород, а также могут быть добавки легирующих элементов, используемых в качестве раскислителей хром, алюминий, бор, ванадий, титан, молибден. Содержание каждого из указанных элементов в малоуглеродистой стали составляет десятые либо сотые доли процента. Между тем, их влияние на склонность стали к хрупкости при понижении температуры может оказаться значительным, хотя удельный вес влияния каждого элемента определить весьма трудно. Поэтому исследователи рассматривают свойства чистых сплавов а-желе-за с регулируемыми добавками различных элементов [48], а промышленные стали оценивают с применением методов статистического анализа [49].  [c.39]


Железо, алюминий, никель и кобальт являются основными компонентами. Медь, титан и ниобий относятся к легирующим присадкам. Углерод, сера, фосфор, марганец и кремний — примеси, допустимое содержание которых составляет доли процента. Исключением является только кремний, который в зависимости от процентного содержания никеля является или вредной примесью или легирующим элементом, Влияние содержания элементов на свойства сплавов приведено в табл. 24.  [c.97]

Влияние химического состава на механические свойства чугуна. Основными химическими элементами чугуна, оказывающими влияние на механические свойства, помимо элементов, сфероидизирующих графит (магний, церий и т. п.), являются углерод, кремний, марганец, фосфор и сера. Углерод. Для получения чугуна с высокими прочностными свойствами содержание углерода в чугуне с пластинчатым графитом, как указывалось выше, должно быть минимальным. С этой целью в состав шихты обычно вводят значительное количество стального лома. Однако повышенное количество стали в шихте ухудшает литейные свойства чугуна.  [c.150]

Когда нет необходимого оборудования или когда процесс вакуумного раскисления не подходит по каким-либо причинам, добавляют элементы, которые сами реагируют с кислородом, такие, как кремний, алюминий, титан, ниобий, ванадий или цирконий (марганец также действует как раскислитель). Эти металлы, особенно когда они присутствуют в избытке, оказывают значительное влияние на окончательные свойства стали. Наиболее часто используется в качестве раскислителя кремний, который присутствует в виде твердого раствора в феррите и оказывает заметное влияние на ударную вязкость при низкой температуре. Алюминий влияет на свойства стали по-разному. Он очищает зерна стали от кислорода и реагирует с азотом, увеличивая тем самым ударную вязкость углеродистых сталей, но, будучи добавлен в заметном количестве, способствует графитизации и ослаблению границ зерен, действуя тем самым на прочность и свариваемость. Окись алюминия, которая является продуктом реакции с кислородом, может оставаться в стали во, взвешенном состоянии, образуя неметаллические включения. Другими возможными раскислителями могут быть титан, цирконий, ниобий и ванадий, которые в одних случаях могут оказаться полезными, а в других— вредными, поэтому использование этих элементов ограничивается созданием определенных сортов сталей, где их влияние проявляется с положительной стороны.  [c.51]

Из вышесказанного ясно, что постоянные примеси — марганец и кремний — оказывают в какой-то степени положительное влияние на механические свойства стали, а фосфор и сера ухудшают их и являются очень вредными примесями.  [c.79]

Кроме железа и углерода стали в своем составе, имеют некоторое количество так называемых постоянных примесей. Эти примеси оказывают различное влияние на структуру, а следовательно, и на свойства сталей. Неизбежными спутниками сталей являются сера, фосфор, марганец, кремний, а также углерод — необходимый компонент сталей, оказывающий основное влияние на их структуру и свойства. Чем больше содержание углерода, тем выше твердость и прочность стали, но тем ниже пластичность и вязкость (рис. 7.1). Наибольший предел прочности достигается при содержании углерода около 0,9 %. При дальнейшем увеличении количества углерода в структуре стали появляется вторичный цементит, располагающийся по границам зерен перлита в виде сетки. Из-за этого увеличивается твердость, но уменьшается прочность, так как цементит хрупок. Снижаются ударная вязкость КС (а ), относительное удлинение 5 и относительное сужение ф.  [c.98]

Кремний и марганец в тех количествах, в которых они содержатся в углеродистых сталях (кремний — до 0,4 %, марганец — до 0,08 %), не оказывают заметного влияния на их свойства.  [c.99]

Цирконий и церий оказывают модифицирующее действие на структуру сплавов магния. Особенно эффективно модифицирует цирконий. Добавка 0,5 - 0,7 % Zr уменьшает размер зерна магния в 80 - 100 раз. Это объясняется структурным и размерным соответствием кристаллических решеток Mg и Ziq, (ГП с периодами а = 0,3223 нм, с = 0,5123 нм). Кроме того, цирконий и марганец способствуют устранению или значительному уменьшению влияния примесей железа и никеля на свойства сплавов. Они образуют с этими элементами промежуточные фазы большой плотности, которые при кристаллизации выпадают на дно тигля, очищая тем самым сплавы от вредных примесей.  [c.375]

Автор кратко рассмотрел влияние на свойства жаропрочных сталей и сплавов осгшвных легирующих элементов — никеля и хрома, а также наиболее энергичных аустенитизаторов — азота, бора, углерода. Марганец, как уже отмечалось, в качестве аусте-нитизатора действует примерно вдвое слабее никеля. Поэтому при введении больших количеств марганца в состав жаропрочных сталей рекомендуется одновременно повышать содержание в них углерода или азота. По нашим данным весьма полезен в данном случае и бор. Сам по себе марганец, естественно, не повышает жаропрочности аустенитных сталей. Для максимального упрочнения твердого раствора Fe—Сг—Мп его легируют молибденом, вольфрамом, ниобием, ванадием, титаном [371 в присутствии углерода с азотом. В высокожаропрочных сплавах на никелевой основе содержание марганца обычно сильно ограничивают, например до 0,3—0,5%. Возможно, это связано с относительной легкоплавкостью (см. рис. 78, в) и малой жаропрочностью сплавов системы Ni—Мп. Правда, в последнее время в состав никелевых сплавов типа инконель вводят до 10% Мп [42].  [c.45]

Наиболее чистый титан, который применяют в основном для исследовательских работ, получают йодидным методом, основанным на диссоциации тетрайодида титана при высокой температуре. Этот метод описан в разделе Полупроводники и металлы высокой степени чистоты . Суммарное количество примесей в йодидном титане не превышает 0,05—0,2%, причем основными являются не газовые примеси, оказывающие особо сильное влияние на свойства титана, а металлические, такие, как кремний, железо, магний, марганец и др.  [c.372]


Все исследуемые добавки оказали заметное влияние на свойства сплавов в состоянии без термообработки. Самое высокое значение прочности отмечено у сплава с добавкой 4% Мп. Предел прочности в этом случае на 11 кПмм выше предела прочности порошкового сплава стандартного химического состава. Однако следует заметить, что содержание 1,2 и 3% добавок таких элементов, как хром и цирконий, а также совместные добавки хрома и марганца оказывают более заметное влияние на прочность сплава, чем добавки одного марганца. По-видимому, хром и цирконий либо более полно растворяются, пересыщая твердый раствор, либо марганец быстрее выпадает из твердого раствора, а его соединения понижают прочность сплава.  [c.274]

Чугун и сталь представляют собой сплавы железа с углеродом кроме того, они содержат кремний, марганец, фосфор, серу и другие элементы, как обязательные составляющие, а также в качестве примесей. Углерод является элементом, оказывающим определяющее влияние на свойства железоуглеродистых сплавов. В зависимости от процентного содержания углерода сплавы делятся на сталп п ч-угуны.  [c.5]

Разнообразные требования, предъявляемые к нержавеющим сталям, привели к их интенсивному совершенствованию. Наряду с разработкой новых сплавов видоизменялись, иногда неоднократно, и традиционные стали. Эти изменения вносили с целью усовершенствования производства и внедрения новых методов. В результате появились многочисленные технические условия и патенты, назначение которых не всегда сразу понятно. Положение резко изменилось после принятия новых Британских стандартов, охватывающих основную номенклатуру используемых сталей. К ним относят В5 970 часть 4 1970 (болванки, заготовки, прутки, поковки и сортовой прокат), а также В5 1449 часть 4 1967 (плиты, листы, лента). Эти технические условия приведены в табл. 1.6—1.8 классификация сталей основана иа их структуре (мартенситиая, ферритная или аустенитная), определяющей основные физические свойства. Приведены данные лишь по тем легирующим элементам, которые наиболее важны. Другие элементы присутствуют либо как случайные примеси, либо как добавки, необходимые при производстве стали (например, кремний и марганец добавляют как раскислители), и существенного влияния на свойства стали не оказывают.  [c.23]

Кроме углерода и железа, в сплаве присутствуют примеси кремний, марганец, фосфор, сера и др. Эти примеси оказывают существенное влияние на формирование спруктуры сплава, а следовательно, и на механические, физические и другие свойства чугуна.  [c.56]

Углерод—кремний—марганец—хром—титан (низкое содержа-[е марганца). Исследовано влияние углерода в пределах его со ржания 2,28—3,81% на свойства белого чугуна, легированного омом (1,05—1,16%) и модифицированного титаном (0,09— 12%) при содержании 0,6—1,1 % Si и 0,4—0,8% Мп (сумма леги-ющих и модифицирующих элементов 2,69—3,01%). С учетом мо-фицирующего влияния титана содержание марганца было нС олько снижено по сравнению с предыдущей комплексной при  [c.83]

Кремний—марганец—хром—фосфор. Исследовано влияние фос-()ора в пределах его концентрации 0,22—0,52% на свойства мало углеродистого чугуна (2,7—3,0% С, 0,6—1,0% Si и 0,4—0,8% Мп), тегированного хромом (1,1—1,2%).  [c.85]

Обладая большим сродством с серой, чем железо, марганец образует сульфид, мало растворимый в жидкой стали, который легче переходит в шлак, чем сернистое железо. Поэтому марганец снижает содержание серы в стали, что приводит к улучшению ее технологических, механических и эксплуатационных свойств, а также свариваемости. В сталях перлитного класса марганец почти не оказывает влияния на ползучепрочность, но в сталях аустенитного класса, расширяя область --железа, т. е. способствуя устойчивости аустенита, он повышает ползучепрочность. При содержании в стали элементов, обладающих большим сродством к углероду (молибдена, хрома и др.), марганец вытесняется из карбидов в феррит и большого влияния на прочностные характеристики не оказывает.  [c.17]

Влияние легирующих элементов на структуру и свойства стали. По влиянию на устойчивость аустенита все легирующие элементы делятся на две группы расширяющие область существования аустенита и сужающие ее (соответственно, расширяющие область существования феррита). К цервой группе относятся никель, марганец, кобальт и др. Ко второй — хром, кремний, аллюминий, молибден, титан, ванадий, вольфрам и др. Элементы первой группы понижают критические точки A3 и А , второй — повышают. Соответственно, изменяются темпера-  [c.153]

Изменение свойств аустенитных сплавов при легировании может быть обусловлено как влиянием легирующих элементов на свойства собственно твердого раствора — аус тенита, так и их влиянием на стабилизацию аустенита к фа зовым переходам, т е легирование может вызывать пре вращение аустенита с образованием других фаз (например, а и е фаз в сплавах железо—марганец и а фазы в сплавах железо—никель) Легированный аустенит под разделяют на стабильный и нестабильный При температуре выше начала мартенситного превраще ния Мн нестабильный аустенит способен к фазовому прев ращению— образованию мартенсита в результате прило жения внешней нагрузки (деформации), т е деформация нестабильного аустенита вызывает мартенситное превраще ние, так же как и охлаждение его ниже Мн Стабильный аустенит не претерпевает фазового превращения под влия нием деформации, при этом изменяется лишь его структура В зависимости от того, какие легирующие элементы входят в состав аустенита и каково их количество, изменяется ус тойчивость аустенита к распаду при деформации, т е сте пень его нестабильности  [c.50]

Эффективность влияния легирующих элементов на свойства аустенита определяется базовыми аустенитными композициями, на которых основан данный аустенит Такими основными композициями являются Fe—N1, Fe—Mn, Fe— r—N1, Fe— r—Mn Fe— r—N1—Mn Главными аустенитообразователями во всех перечисленных аустенит-ных композициях являются никель и марганец, а аустенит, полученный на их основе, называют соответственно никелевым и марганцовистым Свойства их существенно различаются  [c.51]

Введение азота в хромоникельмарган-цевые стали позволяет более чем в полтора раза поднять уровень предела текучести при комнатной температуре. С понижением температуры эффективность влияния азота, как элемента внедрения, блокирующего движение дислокаций, на величину предела текучести еще более возрастает. Хром, никель и марганец, как элементы замещения, оказывают меньшее влияние на прочностные свойства, их роль определяется необходимостью обеспечения заданной аустенитной структуры.  [c.611]


Влияние марганца на структуру и свойства стали

Содержание:

Влияние марганца на структуру и свойства стали

  • Влияние марганца на структуру и характеристики стали Марганец является Карбидообразующим элементом. Использование углерода дает карбиды Mn3C Mangan, которые более стабильны и долговечны, чем карбид железа (цементит).При введении марганца в железоуглеродистый сплав (чугун, сталь) чистые карбиды марганца не образуются, но образуются сложные (двойные) карбиды цементного типа (Fe-Mn) 3C, в которых часть атомов железа всегда замещается марганцем atoms. In Высокомарганцевые аустенитные стали, 1C00 входят в состав таких множественных карбидов 1390 ′ Одна тысяча триста * 1200 Одна тысяча сто Хм. 。 910° ^ 900 В 300. 200. 100 л- 13.2 \ Тридцать м п + а-ffn (53 \ 63 минута. 730 ′ 10 20 30 iO 50 60 70 SO 90 nn содержание марганца. U. (Вес) Рис.23.

Схема системы Fe-Mp. Влияние марганца на структуру и свойства стали 89 С большим количеством марганца, чем железа(около 80% Mn и 20% Fe), и перлитной марганцевой стали со средним содержанием менее 3% Mn, этот карбид содержит больше железа, чем марганца (около 80% Fe и 20% Mn). В промежуточной марганцевой стали (класс перлита) марганец частично связан с образованием углерода и двойных карбидов, а частично с твердым раствором с iron. In кроме того, распределение марганца между карбидом и твердым раствором этой стали составляет приблизительно соотношение 1.. 4, то есть 4 раза с карбидом марганца 150. 600. г Лу. Мне 150. \ Один Один ЯГ ! > я-я-я-Я-Я-Я-Я-Я-Я-я… г «) \ 3-6 О •— •—. \ / Яг ’ •—_ < г’ ) \ 6/9 Шесть 24.

Влияние марганца на критические точки сталей 0,4% C (a) и 0,9% C (b) Меньше, чем твердый раствор. Людмила Фирмаль

Например, если общее содержание марганца в Стали равно 1,5%, то для карбидов оно составит около 0,3%, для твердых растворов-1,2%, а для карбидов-0,4 общее содержание составит 2,0%.% , Твердый раствор 1,6%, ЕТК. Марганец » снижает концентрацию углерода в perlite. In на диаграмме состояния железоуглеродистой системы под влиянием марганца точка кодирования 5 смещается влево в направлении, отклоняющемся от содержания углерода. Каждый процент марганца снижает концентрацию углерода в перлите на 0,05-0,06%, так, например, в сталях, содержащих 4% Mn, содержание перлита составляет всего 0,6%.

Точка е, на которую влияет (максимальная концентрация углерода в Фэт) марганец, незначительно смещается в сторону right. In другими словами, марганец повышает растворимость углерода в аустените. На рисунке 24 показано влияние марганца на критические точки 0,4 и 0,9% С стали. Из этого рисунка следует, что если увеличить количество марганца с 0,5 до 3,0 и нормализовать сплав углеродистой стали с 0,4% С, то точка% перлитной конверсии последовательно снижается, а точка% перлитной конверсии-АР \постепенно проходит. Выше 3,5% Мп появляется марганцевая сталь, которая является точкой мартенситного превращения M. 

  • То есть при охлаждении стали на воздухе с увеличением содержания марганца(нормализованного) происходят точно такие же структурные изменения(происходит при увеличении скорости охлаждения простой углеродистой стали).Аустенит для стали с равномерным содержанием мартенсита или среднего углерода значительно легче, чем для стали с высоким содержанием углерода. На рисунке показано, что в стали 6% Mn, 0,4% C теряется точка тру плотного превращения, получается структура, состоящая из 100% мартенсита, и содержание марганца 0,9% C P стали, осаждается большое количество богатых марганцем карбидов, аустенит на его периферии истощается, что делает Манган нестабильным, и за короткий промежуток времени содержание марганца при охлаждении в зоне метаморфоза разлагается как смесь феррита и цементита. —

Если расход углерода превышает 0,9%, наряду с мартенситом или аустенитом, то вдоль границ зерен, где осаждается карбид марганца, всегда появляется труцит. Марганец вносит большой вклад в аустенитное переохлаждение. Поэтому под воздействием перлитной стали гистерезис между критическими точками увеличивается, а критическая скорость закалки уменьшается sharply. In в этом отношении марганец занимает 1-е место среди других легирующих веществ elements.

In стол. На рис. 17 приведены данные о влиянии марганца на критическую скорость закалки механической стали. Людмила Фирмаль

Таблица 17 Влияние марганца на критическую скорость закалки среднеуглеродистой стали машиностроение с.% 0.48 0.47 0.46 0.46 MP、% 0.57 1.18 1.80 2.20 Температура закалки 850. 840. 830. Восемьсот двадцать Критическая скорость отверждения,°С / с 520. 120. Тридцать пять Восемь Как видно из таблицы, в станкостроительной стали из углеродистой стали Мп составляет — 1,8%, поэтому изделие диаметром до 20-25 мм погружают не в воду, а в следующую. В эвтектоидных и за〜эвтектоидных сталей 0.8-1.2%, влияние марганца на структуру и свойства стали 91 Эффект марганца и снижение критической скорости закалки еще сильнее. Снижая критическую скорость отверждения, марганец значительно улучшает упрочняющие свойства steel.

In стол. Эффект марганца показан на рисунке 18 и полностью излечим в образцах различного диаметра, изготовленных из углерода и среднего марганца В конструкционной стали, она твердеет на 820-850°пока охлаждающ с водой и маслом. Таблица 18 Диаметр отвержденного образца Состав стали、% И 0.48 0.47 0.46 Mp 0.57 1.18 1.80 Диаметр отверждаемого изделия при отверждении, мм В масле Четыре Двадцать Сорок В воде Двенадцать Сорок 60. Из данных, приведенных в этой таблице, его можно закалить маслом для отверждения изделий из среднеуглеродистых конструкционных сталей диаметром 1,80% Мп и длиной до 40 мм. Для качества закаленных изделий большое значение имеет влияние легирующих элементов на температуру мартенситного превращения и количество удерживаемого аустенита в структуре закаленной стали.

Чем ниже точка мартенситного превращения, тем сильнее упрочнение «будет удерживать больше в структуре аустенитной стали, что снизит твердость и прочность стали». кроме того, когда количество остаточного аустенита увеличивается, предел усталости стали резко падает, когда детали используются с переменными нагрузками. Марганец является одним из легирующих элементов, способствующих переохлаждению аустенита и повышению его стабильности. 1 при увеличении содержания марганца и закалке стали температура мартенситного превращения снижается, а количество удерживаемого аустенита увеличивается.

Количество остаточного аустенита в марганцевой стали очень сильно зависит от температуры нагрева стали перед закалкой: даже незначительное повышение температуры закалки марганцевой стали сопровождается повышением стабильности Фета. На рис. 25 показано влияние марганца на содержание мартенсита и остаточного аустенита в сталях, содержащих 0,5, 0,8 и 1,0% С, при закалке от оптимальной температуры. That92 марганцевой стали В структуре 2% MN высокоуглеродистой закаленной стали количество остаточного аустенита достигает 30-40%. При нагреве перлитно-марганцевой стали под воздействием Mn более 2% с содержанием углерода 0,4-0,5% скорость роста зерен резко возрастает и сталь становится чувствительной к перегреву.

<При нагреве марганцевой стали на 0,2-0,3% С до 3% марганца не будет увеличиваться, но это снизит скорость роста зерна и уменьшит склонность стали к перегреву[69]. В среднеуглеродистой конструкционной стали 0,4-0,5% с предел текучести и прочность увеличатся за счет влияния марганца после закалки и высокого отпуска(улучшения), но пластичность и вязкость значительно уменьшатся, а в мягкой стали с повышением содержания марганца примерно на 3% менее 0,2-0,3% прочность стали возрастет без выраженного снижения пластичности и пластичности[69]. На рисунке 26 представлена диаграмма соотношения углерода и марганца. Восемьдесят%б 0 Один- Да. 300. О * ОО • 「- В ’У’ Три г / / / * В、 х г с MP.% Рисунок 25.Остаточное содержание аустенита в закаленных сталях с различным влиянием марганца на точку мартенситного превращения (м») и содержание углерода: / −1.0% с; 2-0. 8%C; 3-0, 5%C требуется для получения Высокопрочная марганцево-стойкая инженерная сталь.

Этот рисунок показывает, что благодаря правильному сочетанию прочности и вязкости, чем выше содержание марганца в стали, тем ниже содержание углерода. При цементации стали марганец несколько ускоряет процесс цементации, увеличивая концентрацию углерода на поверхности цементного изделия. При длительном давлении при цементации в цементном слое стали, содержащем 1,5-2,0% Mn, рост зерен наблюдается редко, рост зерен под влиянием марганца, особенно в низкоуглеродистых кернах. На фиг. 27 представлена структурная схема марганцевой стали, из которой нормализуется образец, чтобы показать влияние марганца на структуру и характеристики стали.

Марганцевую сталь диаметром 25 мм можно классифицировать на 3 класса, в зависимости от микроструктуры, в зависимости от содержания в ней углерода и марганца.1) перлит. 2) мартенсит и 3) аустенит. < 0,4-0,5% C сталь имеет перлитную структуру до 2,0% Mp, а когда содержание 1,5% Mp уже превышает 0,8% C, в стали начинает появляться мартенсит structure. At в то же время этот показатель показывает, что углерод и марганец взаимно замещают и дополняют друг друга. Чем выше содержание углерода в стали、 26. C и MP совместное влияние. 27.Структурная схема механических свойств марганцевой стали и стали Бист(рисунок) Для получения неравновесных мартенситных или аустенитных структур требуется меньше марганца. В машиностроении широко используются только 2 класса марганцевой стали.

Перлит, содержащий 0,1-0,8% C при 0,7-2,0% Mn и аустенит, содержащий 1,0-1% 10-14% Mn при 4% C. При изотермическом превращении аустенита марганцевой стали с содержанием марганца до 2% Общий вид С-образной диаграммы практически не изменяется по сравнению с диаграммой углеродистой стали в течение инкубационного периода и времени полного изотермического превращения аустенита под действием марганца. Инжир. 図28は 、 0.Является фигурой изотермического превращения аустенитной стали 5 %. C и 1.8%Mp, для сравнения, показывает простой показатель углеродистой стали 0.5% C на том же рисунке. В медленно охлаждаемой углеродистой стали Nieco со сбалансированной структурой содержание марганца составляет до 10-12% 94 марганцевой стали Вызывает относительно небольшое увеличение твердости.

Поэтому, когда определенное количество марганца добавляется к перлитной стали, критическая скорость закалки в основном снижается, и прокаливаемость улучшается. 200 секунд a * u > время, sen u * 28.Иллюстрация изотермического превращения углеродистой стали 50 (слева) и аустенитной марганцевой стали 50Г2 (справа) На рис. 29 представлен график влияния марганца на твердость стали при 1% С после воздушного охлаждения (2) и 0,5% С после печи. Когда содержание марганца увеличивается и сталь нормализуется 60. Пятьдесят 8-0. Th / / 、 —• Х _ 29.

Нормализующее 0,5% C (1}и отжигающее (2) влияние марганца на твердость стали 3 4 Mp % От 0,4 до 4,0% твердость стали постоянно увеличивается. При более чем 4% Мп в структуре начинает появляться γ-марганцевая техническая сталь класса перлита 95. Твердость стали составляет reduced. In отожженная перлитная сталь, твердость под воздействием марганца почти не увеличивается.

Смотрите также:

Материаловедение — решение задач с примерами

Влияние примесей на свойства стали

Углерод.


Основной продукцией черной металлургии является углеродистая сталь. В зависимости от процентного содержания углерода определяются механические свойства стали (изменяется ее структура).

Чем больше содержится углерода в структуре стали, тем выше в ней количество цементита, при одновременном снижении доли феррита. Изменение соотношения между этими составляющими и приводит к понижению пластичности и сопротивлению удара, но значительно повышается прочность и твердость.

На вязкие свойства сталей углерод тоже влияет. При увеличении содержания углерода повышается порог хладоломкости и снижается ударная вязкость.

Кремний.


Содержание кремния в составе сталей в небольшом количестве, большого влияния не имеет на свойства самой стали. Присутствует кремний в составе в качестве активного раскислителя (в процентном соотношении не превышая 0,4%)

Если содержание кремния значительно увеличить, то улучшаются упругие свойства, сопротивление коррозии, магнитопроницаемость и стойкость к окислению при высоких температурах.

Марганец.


Содержится в углеродистых сталях, так же как и кремний, в небольшом количестве. Аналогично кремнию, особого влияния на свойства стали не оказывает. Однако он образует с железом твердое соединение повышающее твердость и прочность стали, несколько уменьшая ее пластичность.

Марганец в составе стали используется в качестве раскислителя (не превышает в составе 0,8%) и уменьшает вредное влияние кислорода и серы.

Сера.


Содержание серы в составе составляет от 0,035-0,06%. Содержание серы в большем количестве, значительно снижает свойства стали (механические и физико-химические). В частности влияет на ударную вязкость, пластичность, коррозионную стойкость и сопротивление истиранию.

В углеродистой стали допустимое содержание серы - не более 0,03%.

Фосфор.


Также как и сера является вредной примесью в составе стали. Фосфор придает стали красноломкость (потери пластичности при 800 °С и выше).

Фосфор ухудшает пластические свойства стали, понижает ударную вязкость при комнатной температуре, а особенно при отрицательной температуре (придает стали хладоломкость).
Назад ко всем новостям

Влияние компонентов на свойства стали

№ п/п Примеси Описание
1 Углерод При увеличении содержания углерода до 1,2 % возрастают прочность,
твердость, порог хладноломкости (0,1%С повышает температуру порога хладноломкости на 20°С), предел текучести, величина алектрического сопротивления и козрцитивная сила.

При атом снижаются плотность, теплопроводность, вязкость, пластичность, величины относительных удлинения и сужения, а также величина остаточной индукции. Существенную роль играет то, что изменение физических свойств приводит к ухудшению целого ряда технологических характеристик — таких, как деформируемость при штамповке, свариваемость и др.

Так, хорошей свариваемостью отличаются низкоуглеродистые стали. Сварка средне- и особенно высокоуглеродистых сталей требует применения подогрева, замедляющего охлаждение, и других технологических операций, предупреждающих образование трещин.

2 Марганец Марганец вводят в стали как технологическую добавку для повышения степени их раскисления и устранения вредного влияния серы. Марганец считается технологической примесью, если его содержание, не превышает 0,8%. Марганец как технологическая примесь существенного влияния на свойства стали не оказывает.
3 Кремний Кремний также вводят в сталь для раскисления. Содержание кремния как технологической примеси обычно не превышает 0,37%. Кремний как технологическая примесь влияния на свойства стали не оказывает. В сталях, предназначенных для сварных конструкций, содержание кремния не должно превышать 0,12-025% .
4 Сера Пределы содержания серы как технологической примеси составляют
0,035-0,06%. Повышение содержания серы существенно снижает механические и физико-химические свойства сталей, в частности, пластичность, ударную вязкость, сопротивление истиранию и коррозионную стойкость. При горячем деформирования сталей и сплавов большое содержание серы ведет к красноломкости. Кроме того, повышенное содержание серы снижает свариваемость готовых изделий.
5 Фосфор Пределы содержания фосфора как технологической примеси составляют 0,025-0,045%. Фосфор, как и сера, относится к наиболее вредным примесям в сталях и сплавах. Увеличение его содержания, даже на доли процента, повышая прочность, одновременно повышает текучесть, хрупкость и порог хладноломкости и снижает пластичность и вязкость. Вредное влияние фосфора особенно сильно сказывается при повышенном содержании углерода.
6 Кислород и азот Кислород и азот растворяется в ничтожно малом количестве и загрязняют сталь неметаллическнми включениями (оксидами, нитридами, газовой фазой). Они оказывают отрицательное воздействие на свойства, вызывая повышение хрупкости и порога хладноломкости, а также снижают вязкость н выносливость.

При содержании кислорода более 0,03% происходит старение стали, а более 0,1% — красноломкость. Азот увеличивает прочность и твердость стали, но снижает пластичность. Повышенное количество азота вызывает деформационное старение. Старение медленно развивается при комнатной температуре у ускоряется при нагреве до 250°С

7 Водород Увеличение его содержания в сталях и сплавах приводит к увеличению хрупкости. Кроме того, в изделиях проката могут возникать флокены, которые развивает водород, выделяющийся в поры. Флокены инициируют процесс разрушения. Металл, имеющий флокены, нельзя использовать в промышленности.
8 Влияние легирующих элементов Легирование сталей и сплавов используют для улучшения их технологических свойств. Легированием можно повысить предел текучести, ударную вязкость, относительное сужение и прокаливаемость, а также существенно снизить скорость закалки, порог хладноломкости, деформируемость изделий и возможность образования трещин. В изделиях крупных сечений (диаметром свыше 15-20 мм ) механические свойства легированных сталей значительно выше, чем механические свойства углеродистых. Все легирующие элементы, за исключением никеля, при содержании их в растворе выше определенного предела снижают ударную вязкость, трещиностойкость и повышают порог хладноломкости. Никель понижает порог хладноломкости.

Влияние химического состава стали на свойства металла

Между химическим составом стали (особенно содержанием углерода и марганца)  и механическими свойствами (предел текучести, предел прочности и относительное удлинение), определяющими качество штамповки, имеется определенная зависимость.

Высокое  содержание  углерода в холоднокатаной стали повышает твердость металла и увеличивает брак по разрывам при штамповке. Пределы текучести и прочности с увеличением в стали содержания углерода повышаются, а относительное удлинение и глубина вытяжки значительно снижается.

Марганец, так же как и углерод,  влияет на прочность стали, но в меньшей степени. При этом марганец оказывает благотворное влияние на условие рекристаллизации и роста зерна феррита. Марганец связывает серу и кислород, образуя соединения  MnS и MnO. Эти соединения, растворенные в α-железа при температуре нагрева сляба 1250 0С, выделяются во время медленного охлаждения горячекатаной полосы после смотки ее в рулон. Чем полнее происходит выделение частиц данных соединений на границах зерен, тем в большей степени улучшаются условия роста зерна феррита при рекристаллизации. Если марганца недостаточно для связывания серы в MnS и кислорода в MnO, то сера может образовывать сульфиды железа, которые  улучшают образование зародышей и приводят к уменьшению размера зерен. Наличие свободного марганца в стали при его содержании, больше, чем это необходимо для связывания серы и кислорода, будет также замедлять рост зерна. Кроме того, содержание марганца в количестве 0,35-0,45 % заметно уменьшает коэффициент анизотропии R.

Азот, а также его соединения с другими элементами, образующиеся в расплаве на промежуточных стадиях обработки стали и даже в готовой продукции весьма влияют на свойства стали. Оптимальное содержание азота в спокойной и полуспокойной стали составляет 0,003 %, углерода 0,02-0,04 %, так как выплавка с таким низким содержанием углерода и азота несколько затруднительна, применяют сталь с содержанием 0,03-0,07 % С и 0,004-0,007 % N.

Содержание алюминия оказывает меньшее влияние на механические свойства стали по сравнению с углеродом и азотом. Снижение содержания алюминия до определенного предела приводит к повышению уровня физико-механических свойств, но при содержании растворенного алюминия менее 0,002 % механические свойства ухудшаются. В свою очередь, удаление азота введением нитридообразующих элементов, например, алюминия, исключает развитие деформационного старения стали. Образующиеся при отжиге рулонов холоднокатаных стальных полос нитриды алюминия упрочняют готовую сталь и способствуют получению в структуре стали вытянутого зерна феррита, а также благоприятной для вытяжных операций кристаллографической ориентировкой. В результате сталь, легированная алюминием в количестве 0,02-0,07 % для подавления процесса старения, оказывается пригодной и для особо сложной вытяжки.

Ограничение в стали содержания кремния и фосфора, оказывающие заметное влияние на упрочнение, необходимо для обеспечения высокой пластичности стали.

Полезная литература:
  • Юдин М.И. и др. Рулонный способ производства холоднокатаных листов. М., — Металлургия, 1966, 150 с.
  • Железнов Ю.Д. и др. Совершенствование производства холоднокатаной листовой стали. М., — Металлургия, 1982, 232 с.
  • Тода К. и др. Свойства очищенной стальной полосы для глубокой вытяжки. – Черные металлы, 1976, № 25-26
  • Гусева С.С. и др. Непрерывная термическая обработка автолистовой стали. М, — Металлургия, 1979, 224 с.
  • Беняковский М.А. Производство автомобильного листа. М, — Металлургия, 1979, 255 с.

 Металлургическая Библиотека

 

Рекомендуем ознакомиться со статьями:
  1. Влияние холодной прокатки на структуру и свойства металла (краткий обзор)
  2. Влияние условий горячей прокатки на структуру и механические свойства металла (обзор)
  3. Термический отжиг в колпаковых печах и структура металла (краткий обзор)
  4. Влияние состава смазки на прокатку и качество металла
  5. Исследование механических свойств металла. Модель управления свойствами

MULTISTAL Склад стали Познань 61 894 48 00 Катовице Варшава

Влияние легирующих элементов на свойства стали

Уголь (К)

стальной компонент, определяющий механические свойства. По мере увеличения содержания углерода предел прочности при растяжении, предел текучести и твердость увеличиваются, ударная вязкость, удлинение и сужение уменьшаются. Более высокое содержание углерода ухудшает свариваемость, но улучшает прокаливаемость.

В инструментальных сталях, и особенно в быстрорежущих сталях, содержание углерода должно быть выше 1%, потому что только тогда можно будет правильно использовать другие легирующие добавки (ванадий, вольфрам, кобальт).

В нержавеющих и кислотостойких сталях наличие углерода выше 0,03% делает эти стали восприимчивыми к межкристаллитной коррозии.

Хром (Cr)

в низколегированных и малоуглеродистых сталях увеличивает прочность и твердость и повышает ударную вязкость. Это важная добавка к стали для термического улучшения и инструментальной стали, где она увеличивает прокаливаемость, глубину закалки и приводит к высокой твердости. Благодаря мягкой закалке инструменты не деформируются, менее склонны к растрескиванию и более устойчивы к истиранию.

Никель (Ni)

из всех добавок сплава наиболее благоприятно влияет на одновременное повышение прочности и твердости при сохранении высокой ударной вязкости. Не образует карбидов. Значительно снижает температуру порога хрупкости стали. Он влияет на хорошую прокаливаемость стали, особенно в присутствии хрома и молибдена.

В инструментальных сталях для горячей обработки никель повышает пластичность и прокаливаемость. В сталях с содержанием 3 - 9 % никель обеспечивает высокую ударную вязкость и хорошие пластические свойства даже при очень низких температурах.

Как аустенитообразующий элемент никель широко применяется в производстве коррозионностойких, кислотоупорных, жаропрочных и жаропрочных сталей.

Марганец (Mn)

повышает твердость и прочность, но снижает пластические свойства. Марганцевые стали характеризуются повышенным пределом упругости и большей стойкостью к истиранию. В инструментальных сталях марганец повышает прокаливаемость, но в то же время увеличивает склонность стали к перегреву.В коррозионностойких сталях он может частично заменить никель.

Кремний (Si)

в металлургическом процессе кремний используется в качестве раскислителя. Содержание кремния повышает прочность и твердость стали. Кремнийсодержащие стали после модернизации обладают повышенным пределом текучести и эластичности, а также большей устойчивостью к динамическим нагрузкам, поэтому он широко применяется в рессорно-пружинных сталях.

В инструментальных сталях кремний при совместном использовании с карбидообразующими элементами повышает пластические свойства после закалки и препятствует снижению твердости после отпуска.

В сочетании с хромом и молибденом повышает жаропрочность и сопротивление ползучести стали. Кремниевые стали также используются как материалы с особыми магнитными и электрическими свойствами.

Молибден (Mo)

интенсивно повышает прокаливаемость стали намного больше, чем хром или вольфрам. Он значительно снижает хрупкость стали, возникающую при высоком отпуске. Инструментальные стали используют образование карбида молибдена и связанную с ним вторичную твердость во время отпуска, что увеличивает стойкость стали к истиранию.В мартенситных, ферритных и аустенитных сталях повышает коррозионную стойкость.

Вольфрам (W)

карбидообразующий элемент, однако значительно меньше, чем молибден, хром или никель. Добавление вольфрама делает сталь очень устойчивой к отпуску, а это означает, что она сохраняет механические свойства, полученные в результате закалки примерно до 600°С. Содержание очень твердых и прочных карбидов вольфрама делает сталь устойчивой к истиранию и износу, придавая инструментальным сталям высокую режущую способность и износостойкость лезвия.

Кобальт (Co)

аустенитообразующий элемент, не образует карбидов, увеличивает критическую скорость охлаждения, снижая тем самым прокаливаемость стали. В основном используется для высоколегированных инструментальных сталей. Повышает температуру плавления и предотвращает перегрев стали при закалке, дает возможность использовать более высокие температуры закалки и увеличивает насыщение раствора карбидами сплава, что, в свою очередь, повышает стойкость к высокотемпературному отпуску.Инструменты из кобальтсодержащей стали очень прочны и устойчивы к истиранию.

Ванадий (V)

обладает отличной способностью образовывать карбиды. Добавление ванадия повышает стойкость к перегреву и делает сталь мелкозернистой. В инструментальных сталях интенсивно соединяется с углеродом и образует твердые карбиды, повышающие стойкость к истиранию и задерживающие падение твердости, вызванное отпуском до 600°С.

Алюминий (Al.)

В сталях

используется высокое сродство алюминия к азоту и кислороду, что оказывает сильное раскисляющее и деазотирующее действие, предотвращает рост аустенитных зерен.

Титан (Ti)

, следующий за ниобием, является элементом с наибольшим сродством к углероду, т. е. очень сильно ферритным. В коррозионностойких сталях он стабилизирует углерод, ограничивая межкристаллитную коррозию.

Азот (N)

при растворении в стали образует нитриды, снижающие пластические свойства.Проведенный в атомарной форме, он легко проникает в твердую сталь, которая используется в процессе азотирования. В хромоникелевые стали его вводят с целью повышения их прочностных свойств.

Водород (Н)

отрицательно влияет на механические свойства стали, легко растворяется в стали, образуя пузыри в виде т.н. хлопья снега, являющиеся дефектом стали. Их удаляют длительным нагревом стали при температуре около 650°С — так называемым противочешуйчатым нагревом.

Сера (S)

сера – вредная примесь в стали, существует в виде сульфидов; как и FeS, он делает сталь хрупкой при горячей обработке. Преднамеренно введенный в автоматную сталь марганец в присутствии улучшает обрабатываемость.

Фосфор (P)

Содержание фосфора

снижает пластические свойства стали, делая ее хрупкой.

.

Что делают отдельные элементы в составе стали?

Сегодняшней записью мы хотели бы начать серию статей, расширяющих ваши знания о стали и технологиях ее обработки, из которых изготавливаются ножи, предлагаемые нашей компанией.

Начнем с трудной, но увлекательной темы - роли элементов в сталях.

Описание влияния элементов на свойства стали — задача непростая, в основном из-за того, что определение их влияния не всегда однозначно.А именно, действие отдельных элементов зависит от многих факторов, в том числе: марки стали , , к которой мы добавляем отдельные элементы (для аустенитных и перлитных сталей действие, например, марганца или никеля может быть противоположным), условий обработки и применения стали (Например, сера, которая в большинстве сталей нежелательна, , для быстрорежущих сталей - желательная добавка, улучшающая их обрабатываемость) и, прежде всего, химический состав стали - элементы могут менять свое влияние в зависимости от другие добавки, с которыми они могут «работать».Дополнительно стоит отметить, что не существует «идеальных элементов» , которые улучшали бы все параметры производительности, обычно при улучшении одних параметров другие ухудшаются.

Хитрость , так вот как подобрать химический состав стали

Для балансировки действия всех добавок. В связи с тем, что японские металлурги для производства своих надежных ножей используют в основном углеродистые стали (с ограниченным количеством легирующих добавок) и коррозионно-стойкие стали (в народе называемые нержавеющими, основным легирующим элементом которых является хром, из которых по данным американский стандарт AISI должен быть минимум 11% ), мы сосредоточимся на роли отдельных элементов в этих двух типах стали.Также стоит отметить, что наше описание касается элементов, которые можно найти в сталях, из которых изготовлены наши ножи, т.е. в первую очередь: углерод, хром, молибден, ванадий, вольфрам, кобальт, кремний и примеси в виде фосфора и серы. .

Углерод - Согласно народному определению, сталь - это "сплав железа с углеродом, обработанный
с содержанием углерода до 2,11%" , поэтому углерод является основным элементом. Можно было бы сказать, что именно он решает, что сталь – это сталь, а не чугун (мы также не рассматриваем стали, в которых существенно ограничено содержание углерода, хотя он всегда есть). Углерод является ключевым элементом с точки зрения механических свойств стали (не только по его наличию в структуре стали, но и по способности образовывать карбиды с другими элементами). Увеличение количества углерода в стали снижает содержание мягкого структурного компонента (феррита) и увеличивает количество твердого компонента (цементита) в стали. Проще говоря, — чем больше углерода в стали, — тем выше прочностные свойства (, например,твердость, прочность, сопротивление истиранию ) и пластические свойства (например, пластичность) снижаются. Кроме того, углерод является наиболее важным элементом, когда речь идет о закалке — он увеличивает прокаливаемость стали. Сплавы железа с углеродом (до содержания 2,11%;)) с более высоким его содержанием после закалки и отпуска имеют меньшую склонность к растрескиванию. При закалке твердость образующейся структуры стали (мартенсита) также зависит в основном от углерода.

Хром - Это элемент, который оказывает значительное влияние на свойства стали. Является основным ингредиентом, используемым в в сталях, устойчивых к коррозии (также жаростойких и жаропрочных). В меньших количествах (0,2% - 2%) используется для улучшения прокаливаемости. В количествах выше 10,5% обеспечивает получение сталей с высокой стойкостью к коррозии и окислению (например, Гингами, АУС-8, ЗДП-189, 420, ВГ 5 и 10, ванадиево-молибденовые стали). Это карбидообразующий элемент, и, следовательно, улучшает износостойкость, твердость и, следовательно, износостойкость.К сожалению, добавление хрома снижает пластические свойства, такие как удлинение и сужение. Этот элемент также снижает ударную вязкость, то есть сопротивление стали динамической нагрузке, например удару.

Молибден - Подобно хрому, обладает карбидообразующим действием. В меньших количествах, до 2,5%, применяется для улучшения прокаливаемости и повышения вторичной твердости (получаемой при отпуске стали после закалки, связанной с превращением остаточного аустенита и выделением новых сплавных карбидов ).-. Благодаря карбидам Mo2C C этот элемент задерживает размягчение стали при повышении температуры.

Ванадий - Его часто добавляют в сталь для повышения прокаливаемости . Количество 0,2% (сталь ВГ 5 и 10, Супер Аогами, Р-2, АУС 8) также влияет на возникновение дисперсионного твердения в стали (за счет выделения растворенного компонента из пересыщенного твердого раствора). Большее количество ванадия значительно повышает стойкость к истиранию, твердость, прочность и предел текучести.Интересно, что использование ванадия также увеличивает ударную вязкость и эластичность стали. Его использование не уменьшает удлинение и сужение. Таким образом, этот элемент представляет собой явление, улучшающее как прочностные, так и пластические свойства.

Вольфрам - Также относится к группе карбидообразующих элементов. Его использование приводит к образованию в стали карбидов W6C, которые значительно улучшают стойкость стали к истиранию. Вольфрам также улучшает другие прочностные характеристики (стали FAX 40, Aogami и Super Aogami).В то же время он уменьшает удлинение и сужение сплава. При отпуске стали вторичная твердость может быть получена благодаря добавке вольфрама.

Кобальт - Этот элемент может снизить прокаливаемость стали за счет увеличения критической скорости охлаждения , с другой стороны, предотвращает перегрев стали во время закалки. Таким образом, это позволяет повысить его температуру. За счет более высокой температуры , D мы можем увеличить насыщение стали легированными карбидами (напр.ванадий, молибден, вольфрам), что значительно повышает его износостойкость. Ножи из стали с добавлением кобальта отличаются высокой прочностью. Однако кобальт снижает пластические свойства.

Марганец - В количестве до 0,8% добавляется в сталь для связывания кислорода и серы , это препятствует образованию нежелательного сульфида железа, вызывающего хрупкость при нагревании. В больших количествах он добавляется для упрочнения стали раствором, улучшения прокаливаемости и уменьшения ферритного зерна (что повышает устойчивость стали к растрескиванию). Улучшает прочностные свойства и снижает пластические свойства.

Кремний - Также используется в качестве раскислителя. 0,5% - 1% усиливает феррит. Он значительно увеличивает предел текучести и несколько меньше повышает твердость и прочность. Это очень хорошо влияет на эластичность стали. Кремний, к сожалению, снижает относительное удлинение и ударную вязкость, , однако, при участии карбидообразующих элементов повышает пластические свойства сплава и уменьшает падение твердости после отпуска.

Пришло время "злодеев" в нашей стали. Элементы так называемого примеси - это элементы, которые в большинстве случаев (но не всегда) нежелательны в сталях, так как вызывают в сталях
отрицательные эффекты, имеющие большое значение для их качества.

Наиболее распространенными элементами-примесями являются:

Сера - К вола и руды из к попадают в сталь в процессе плавки. Нежелателен в стали из-за образования неметаллических включений, являющихся очагами зарождения трещин. Верхний предел содержания серы 0,05% (ни одна из сталей, из которых изготовлены ножи, представленные на нашем сайте, не приближается к этому значению). В сталях без добавки марганца может образовываться FeS, который очень пагубно влияет на пластические свойства стали.

Фосфор - Попадает в сталь из руды. Нежелателен в сталях из-за сегрегации по границам зерен , а способствует хрупкому разрушению. Фосфор ограничен в высококачественных сталях до 0,05% (ни одна из сталей, которые мы предлагаем для ножей, не превышает этого предела).

Артикул:

[1] Бличарски М., Введение в материаловедение, Научно-технические издательства, Варшава, 2001

[2] Добжаньски Л.А., Инженерные материалы и проектирование материалов – Основы материаловедения и металловедения, Научно-технические издательства, Варшава, 2006

[3] Przybyłowicz K., Metal Studies, Scientific and Technical Publishers, Варшава, 1999.

[4] Pacyna J., Металловедение – избранные выпуски, Издательство AGH, Краков, 2005

.

Состав стали и ее свойства

На свойства стали в первую очередь влияет ее химический состав. Например, углерод оказывает наибольшее влияние на свойства нелегированных сталей и определяет механические свойства стали. Остальные элементы, входящие в состав этих сталей, чаще всего представляют собой элементы металлургической обработки или также являются примесями.

Предел доли данного элемента в составе стали определяет, является ли она легированной или нелегированной сталью.

Легированные стали — это стали, которые преднамеренно содержат легирующие элементы, придающие этим сталям определенные свойства.

Роль легирующих элементов

  • структурные изменения
  • повышенная прокаливаемость
  • увеличение владения
  • лучшая термообработка

Типы стали (по концентрации элементов):

  • Сталь низколегированная с низкой концентрацией других легирующих элементов помимо углерода)
  • Средний сплав
  • Высоколегированный

Содержание стальных компонентов и их свойства:

  • Углерод [C]
    компонент, определяющий механические свойства.Чем больше содержание углерода в стали, тем ниже ее пластичность. При этом увеличивается ее предел прочности, твердость стали и ее предел текучести.
    Величина увеличения предела текучести и предела прочности при растяжении достигает своего максимума при содержании углерода около 1%. После достижения этого значения они снова уменьшаются из-за повышенной хрупкости.
    По мере увеличения содержания углерода в стали ее ударная вязкость, обжатие и относительное удлинение уменьшаются.
    Более высокое содержание углерода ухудшает свариваемость, но улучшает прокаливаемость стали.
    В случае нержавеющих и кислотостойких сталей, чем выше содержание углерода, тем больше подверженность коррозии.
  • Хром [Cr]
    в низколегированных и низкоуглеродистых сталях повышает прочность и твердость, а также повышает ударную вязкость. Повышает прокаливаемость стали, что приводит к получению высокой твердости. Инструменты из стали с добавлением хрома более устойчивы к истиранию, трещинам и деформации.
  • Никель [Ni]
    повышает прочность и твердость при сохранении высокой ударной вязкости. Как элемент широко используется в производстве кислотоупорных и жаропрочных сталей
  • .
  • Марганец [Mn]
    вводят в таллий с целью его раскисления, то есть удаления вредного оксида железа, предотвращая таким образом хрупкость стали. К сожалению, марганец снижает пластические свойства стали и может влиять на их перегрев.
  • Кремний [Si]
    , как и марганец, является раскислителем.Содержание кремния повышает твердость и прочность стали, а также ее жаропрочность. Он придает стали магнитные и электрические свойства в больших количествах.
  • Оксигенаты и денитриды алюминия [Al]
    .
  • Молибден [Mo]
    значительно повышает прокаливаемость стали. В ферритных и аустенитных сталях повышает коррозионную стойкость стали.
  • Вольфрам [W]
    используется в инструментальных сталях, так как делает их устойчивыми к истиранию и износу.
  • Кобальт [Co]
    повышает температуру плавления и, как следствие, снижает склонность стали к перегреву.
  • Водород [H]
    отрицательно влияет на механические свойства стали. Он легко растворяется в железе, вызывая дефекты материала, такие как так называемые снежинки, обезуглероживание или вздутие.
  • Сера [S]
    попадает в сталь из железных руд. Сера не растворяется в железе, а образует сульфид железа FeS. Его возникновение вызывает хрупкость сталей, нагретых до температуры 800°С и выше. Стали с более высоким содержанием серы не подходят для горячей обработки.Это вызывает так называемую горячая хрупкость.
    Иногда намеренно вводят в автоматную сталь (в присутствии марганца) для улучшения обрабатываемости.
  • Фосфор [P]
    поступает в сталь из железных руд и делает сталь хрупкой (так называемая хладноломкость). Как и сера, в некоторых случаях ее можно использовать в стали для автоматической резки. При одновременном содержании меди повышает стойкость стали к атмосферной коррозии.
  • Азот [N]
    повышает прочность и снижает пластичность стали (т.н.ломкость в синий цвет).
  • Кислород [O]
    вызывает ухудшение почти всех механических свойств, поэтому предпринимаются усилия по снижению его содержания в стали. Раскисление стали проводят с использованием кремниевых, марганцевых и алюминиевых сплавов.

Хотите узнать больше о сварке конкретной стали?
Может быть, вы хотите, чтобы мы подобрали для вас комплексное решение?
Свяжитесь с нами, используя форму ниже.

.

Легирующие элементы в стали - Дистрибьютор стальной продукции Stalesia sp.zo.o

Легирующие элементы из стали

Свойства стали определяются ее химическим составом. Для его получения применяют сплавы железа с углеродом и другими элементами, т. е. легирующие добавки. Их количество должно превышать минимальную концентрацию, при которой не происходит изменения свойств и структуры стали. Наиболее часто используемыми легирующими элементами являются такие элементы, как: никель, титан, ванадий, хром, кремний, молибден, вольфрам, кобальт, алюминий, медь, ниобий и марганец.

Легирующие элементы вводят не только для придания стали определенных свойств, но и для повышения прокаливаемости, облегчения термической обработки, повышения коррозионной и износостойкости, повышения физических, физико-химических, технологических и механических свойств. Каждая из добавок изменяет свойства стали по-своему. Однако не все из них могут оказать на него положительное влияние, поэтому существуют полезные и вредные примеси.

Молибден повышает коррозионную стойкость стали.В аустенитных кислотоупорных сталях его содержание составляет около 2,5 %, но может достигать и 7 %. Элемент отвечает за повышение прочности и прокаливаемости стали, снижение хрупкости и повышение сопротивления ползучести.

Медь по своим физическим свойствам аналогична железу, но гораздо более устойчива к коррозии. Добавление этого элемента ценится все больше и больше, особенно когда речь идет о выплавке новой стали.

Никель не только облегчает процесс закалки и увеличивает ее глубину, но и снижает температуру аустенитного превращения, а при растворении в феррите упрочняет сталь и повышает ударную вязкость.Элемент является важным компонентом кислотоупорной стали, поскольку обеспечивает хорошую свариваемость и возможность пластической обработки. Никель в количестве 0,5% - 4% добавляют в термическое улучшение, а свыше 8% - 10% в кислотоупорную сталь.

Хром , как и никель, влияет на прокаливаемость стали и повышает ее прочность, способствует измельчению зерна. Это добавка, которая часто используется в конструкционных, жаропрочных, нержавеющих и инструментальных сталях.В случае с нержавеющей сталью именно хром делает ее устойчивой к ржавчине. Содержание этой добавки варьируется от 12% до 30% - в зависимости от марки стали.

Кремний обычно считается нежелательной добавкой, он влияет на хрупкость, твердость, эластичность и прочность стали. Примесь кремния чаще всего используется в качестве ингредиента пружинных сталей, она также снижает ударную вязкость и повышает стойкость к высоким температурам.Компонент добавляют в те виды стали, которые работают при высоких температурах и контактируют с концентрированными азотной и серной кислотами.

Марганец положительно влияет на стойкость стали к ударам и истиранию, не изменяя ее пластичности. Это элемент, который делает сталь более прочной.

Среди вредных примесей следует назвать прежде всего серу , затрудняющую ковку стали, и люминофор , снижающий прочность и ударопрочность, повышающий ее твердость и вызывающий хладноломкость.

По доле легирующих элементов стали можно разделить на:
- низколегированные - с концентрацией одного элемента менее 2 %
- среднелегированные - с концентрацией одного элемента менее 8 %
- высоколегированные -легированные - с концентрацией одного элемента более 8%

В зависимости от применения различают следующие стали:
- инструментальные стали
- конструкционные стали
- со специальными свойствами

Стали со специальными свойствами, т.е. специальные стали, характеризуются высокой коррозионной стойкостью и могут быть классифицированы по структуре (ферритные, мартенситные, мартенситные, секреционно-твердеющие, аустенитные и феррито-аустенитные стали) и по химическому составу (высокохромистые , хромоникелевые и хромоникелевые стали), никель-марганцевые).

.

AnalChemVoc - Эксперименты: анализ материалов

Задача

Построение градуировочной кривой и определение содержания марганца в образцах низколегированной конструкционной стали.


Введение

Сталь представляет собой сплав железа с углеродом и другими элементами.

Типы стали классифицируются по разным параметрам:

  • способ получения (бессемеровский конвертер, электропечь для переработки металлолома, печь Сименса-Мартина).
  • Состав:
    • Сталь углеродистая (основной легирующей добавкой является углерод с содержанием этого элемента менее 1 %)
    • Легированная сталь, содержит другие элементы, добавленные для достижения желаемых свойств.Различают низколегированную сталь (до 5 % других компонентов) и высоколегированную сталь (свыше 5 %).
    • Нержавеющая сталь, разновидность высоколегированной стали, в которой помимо углерода и других элементов содержится не менее 11,5% хрома.
  • Адресат:
    • Конструкционная сталь, чаще всего содержит не более 0,6% углерода, который является основным компонентом сплава (помимо железа).Он предназначен в первую очередь для возведения стальных конструкций.
    • Сталь конструкционная благородная, помимо углерода содержит марганец, кремний, хром, никель, молибден, ванадий. Применяется при строительстве сложных конструкций и деталей машин.
    • Инструментальная сталь
    • , содержит более 0,6% углерода и хрома, вольфрама, ванадия, молибдена, кобальта и др. Из него делают инструменты.

Такие элементы, как азот, кислород, фосфор и сера, рассматриваются не как легирующие элементы, а как примеси, которые попадают в сталь в процессе производства, охлаждения и обработки.

Компонентами легированных сталей являются марганец, молибден, кремний, алюминий, кобальт, вольфрам, ванадий, титан, никель и многие другие, которые добавляют для компенсации неблагоприятного воздействия примесей, напр.Хром, марганец, вольфрам, молибден и титан реагируют с углеродом в стали с образованием карбидов.


Правило обозначения

Растворить стальные опилки в смеси кислот: добавить серную (VI), азотную (V) и фосфорную (V) кислоты и нагреть смесь. И железо, и марганец реагируют с кислотами, вытесняя водород.

2 Fe (т) + 6H 3 O + (водн.) → 3H 2 (г) + 2 Fe 3+ (водн.) + 6 H 2 O (л)

Mn (т) + 2 H 3 O + (водн.) → H 2 (г) + Mn 2+ (водн.) + 2 H 2 O (л)

Фосфорная кислота (V) реагирует с желтыми ионами железа (III) с образованием бесцветного комплексного соединения.Ионы марганца (II) окисляются до фиолетовых манганат-ионов йодатом калия (VII) KIO 4 (s).

2 Mn 2+ (водн.) + 5 IO 4 - (водн.) + 9 H 2 O (ж) → 2 MnO 4 - 70 30 5 (водн.) + 9 H - (водн.) + 6 H 3 O + (водн.)

Содержание марганца в образце определяют спектрофотометрически.


Оборудование и реактивы

Реагенты:

  • серная (VI) кислота, ψ (H 2 SO 4 / H 2 O) = 1:3
  • кислота фосфорная концентрированная
  • азотная кислота (V), ψ (HNO 3 / H 2 O) = 1:1
  • калия йодата (VII) часть.д.а.
  • нитрат натрия (III), w (NaNO 2 ) = 0,02
  • манганат калия (VII) в год

Лабораторное оборудование:

  • Стакан на 150 мл,
  • часовое стекло Ф80,
  • Мерный цилиндр 10 мл,
  • градуированная пипетка 10 мл,
  • мерная пипетка 5 мл,
  • Мерный цилиндр 50 мл,
  • Мерная колба 50 мл,
  • Весы аналитические
  • ,
  • лабораторные весы
  • электрическая плита,
  • Экстракт
  • ,
  • Спектрометр Spektra TM с принадлежностями,
  • блистеров,
  • Пластиковые флаконы по 10 мл с пипетками.

ОПАСНОСТИ


Процедура

Приготовление маточного раствора:

Отвешивают 0,7191 г KMnO 4 , растворяют в кипяченой и охлажденной деионизированной воде и доводят до метки водой в мерной колбе вместимостью 250 мл.Перенесите 10 мл раствора в мерную колбу вместимостью 500 мл и разбавьте содержимое до градуированной отметки. Содержание марганца в полученном растворе составляет 20 мкг см -3 . Перелейте свежеприготовленный раствор в пластиковую бутылку емкостью 10 мл с капельной воронкой.

Приготовление реактивов:

  • Кислота серная (VI), ψ (H 2 SO 4 / H 2 O) = 1:3

Отмерьте 30 мл дистиллированной воды в цилиндре, налейте ее в химический стакан на 50 мл.Добавьте 10 мл концентрированной серной кислоты (VI), охлаждая содержимое стакана.

  • Азотная кислота (V), ψ (HNO 3 / H 2 O) = 1:1

Отмерьте 10 мл воды в стакан на 50 мл и добавьте 10 мл азотной кислоты.

  • Нитрат натрия (III), w (NaNO 2 ) = 0,02

На лабораторных весах взвешивают 1,00 г нитрата натрия в химическом стакане вместимостью 100 мл, добавляют дистиллированную воду до массы 50,00 г

Подготовка проб:

Все измерения должны быть выполнены в трех экземплярах.

Взвесить на аналитических весах около 0,1 г стальных опилок в стакане вместимостью 150 мл (результаты взвешивания занести в таблицу), добавить 10 мл раствора серной кислоты и несколько кипящих камней. Стакан накрывают часовым стеклом и нагревают под вытяжным шкафом на электрической плите до растворения опилок.

Затем снимите химический стакан с нагревательной пластины и добавьте 2 мл раствора фосфорной кислоты.

После охлаждения раствора добавить 0,5 мл азотной кислоты. Если в растворе есть частицы графита, они не будут мешать анализу.

Нагрейте раствор до появления белого дыма. Охладите раствор, добавьте примерно 20 мл дистиллированной воды и две лабораторные чайные ложки йодата калия (VII).

Снова нагрейте раствор на плитке.Если в стали присутствовал марганец, раствор становится фиолетовым.

Количественно перенесите содержимое стакана в мерную колбу вместимостью 50 мл и разбавьте до градуированной отметки.

Полученный раствор пригоден для спектрометрического анализа. Перелейте раствор в пластиковую бутылку объемом 10 мл с помощью пипетки.

В другую бутылку налейте несколько миллилитров полученного раствора и добавьте 5 капель раствора нитрата натрия.Используйте обесцвеченный таким образом раствор в качестве эталонного образца при измерении коэффициента пропускания.

Спектрометрические измерения:

  • Приготовьте эталонный образец и восемь калибровочных растворов, как указано в таблице 1.

Таблица 1:

90 325 90 280 90 325 90 280 90 325 90 280 90 325 90 280 90 325 90 280

раствор.калибровать.

0 (образец №)

1

2

3

4

5

6

7

8

Образец

р-н Вода(капли)

10

9

8

7

6

5

4

3

2

0

базовый раствор (капли)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0

ул.Кап. взорца

-

-

-

-

-

-

-

-

-

10

Т [%]

А

γ (Mn)
[мкг см -3 ]

0

2

4

6

8

10

12

16

18

  • Измерьте коэффициент пропускания с помощью зеленого светодиода относительно эталонного образца, для которого установите значение коэффициента пропускания на 100,0.
  • Запишите результаты измерений в таблицу.
  • Рассчитайте значения абсорбции, запишите их в таблицу.
  • Используйте программу Excel, чтобы рассчитать калибровочную кривую и вывести уравнение полученной прямой линии.

Пример калибровочной кривой:

Считайте содержание марганца по калибровочной кривой или рассчитайте его по уравнению прямой.

Таблица 2:

90 325 90 280 90 325 90 280 90 325 90 280 90 325

Образец

вес образца
[г]

А

γ (Мн Мн)
[мкг см -3 ]

1

2

3

Расчет

Рассчитайте процентное содержание марганца в стали (весовой процент).

90 325 90 325

дюймов (Mn,%) =

γ (Mn) .V (проба) .100

м (образец)


Результат

Таблица 3:

90 737

% содержание марганца

описание образца стали

Подготовлено: Романа Меле, Хелена Превц, ŠC SSKŠ Любляна

.

Влияние легирующих элементов в сталях на ножи

Разделение на легированные и нелегированные (углеродистые) стали уже было здесь: Разделение стали
Поднимаю тему еще раз под другим углом. Но только легированные стали из кухни. Так что же делает их легированными. И это связано с легирующими элементами, т.е. элементами, отличными от железа и углерода, добавляемыми в сталь в соответствующих количествах.
Нетрудно догадаться, что легирующие элементы можно разделить на две основные группы: сознательно добавляемые, т.е. оказывающие положительное влияние на сталь, и примеси, т.е.те, которые нам не нужны, потому что они ухудшают свойства стали. Но это слишком большое упрощение, потому что многие элементы могут оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие в зависимости от того, в каком количестве они присутствуют, в какой форме находятся и в какой компании (т.е. их влияние на сталь может быть положительным или отрицательным). плохо в зависимости от наличия соответствующей компании в виде другого элемента). И если бы вы захотели описать это подробно, вы бы, наверное, переписали три книги. Но кто это прочитает и поймет?
Поэтому постараюсь обобщить и упростить.И я выберу те факторы, которые, на мой взгляд, связаны со свойствами стали, важными в ножах.
Во-первых, напомню, что легирующие элементы в подавляющем большинстве повышают прокаливаемость стали. Это потому, что они затрудняют перемещение углерода и, следовательно, его диффузию. Какая связь между диффузией углерода и гашением? Вот ответ: Превращения в сталях

Теперь подробнее:

Хром - повышает прокаливаемость стали * (сталь требует более низкой скорости охлаждения, т.е.вместо воды достаточно масла). Образует твердые карбиды** с углеродом. В количестве 1,5% и выше вместе с марганцем способствует сохранению большего количества остаточного аустенита после закалки. В еще больших количествах он положительно влияет на коррозионную стойкость стали.

Марганец - Имеет такой же эффект на прокаливаемость, как и хром. Это влияет на твердость стали после закалки. Способствует росту зерна при высоких температурах и образованию сетки шлифовальных трещин при шлифовании.Он образует твердые карбиды в количествах выше 1,2%.

Кремний - До 1,5% повышает прочность и пластичность закаленных сталей. Делает сталь устойчивой к низким температурам отпуска (т.е. кремнистые стали меньше теряют твердость при низком и среднем отпуске). Не образует карбидов**

Ванадий - повышает прокаливаемость. Он создает очень твердые карбиды, что существенно влияет на износостойкость стали.Более высокое содержание ванадия используется в быстрорежущих сталях. В сталях для наклепа его количество 0,1-0,3% приводит к образованию очень мелких и прочных карбидов, сильно тормозящих рост зерна. Задерживает падение твердости во время отпуска. В некоторых интервалах отпуска вызывает вторичную твердость***

Вольфрам – создает очень твердые карбиды и резко повышает износостойкость стали. Карбиды хрома растворяются в аустените только при более высоких температурах (>950).В сталях, аустенизированных при более низких температурах, он не влияет на прокаливаемость и такие стали требуют высокой скорости охлаждения. Поэтому он часто сопровождается хромом.

Молибден - улучшает прокаливаемость стали. Он также образует твердые карбиды.

Никель - по инструментальным свойствам имеет мало значения в сталях для холодной обработки. Гораздо больше в сталях для горячей обработки. Никелевые стали создают явный контраст с «безникелевыми» сталями в цепных уродцах.

Алюминий – хотя его часто считают примесью, он играет очень важную роль в металлургических процессах. Он успокаивает сталь, раскисляет и влияет на мелкозернистость стали. Кроме того, он образует очень твердые нитриды в больших количествах. Он играет важную роль в быстрорежущих сталях.

Сера - примесь, резко повышающая склонность к растрескиванию при горячей штамповке. Он значительно улучшает резку, поэтому сознательно добавляется в легкорежущие стали.

Фосфор - примесь. Сильно повышает хрупкость стали при низких температурах. Зато облегчает сварку с другими сталями. Когда-то обычная зараза, но «использовалась» как раз для ковки стали с дулом.


* Прокаливаемость стали - способность проходить закалку в данной закалочной среде. Стали с более низкой прокаливаемостью требуют более высокой скорости охлаждения
, например, в воде. А те, что обладают высокой прокаливаемостью, можно охлаждать медленнее, т.е.в маслах или даже с газом.

** карбиды в сталях образуют элементы слева от железа в периодической таблице элементов.

*** повышение твердости стали в результате высокого отпуска, при котором выделяются мелкие карбиды.

С уважением

Сталёвый Петр или Косярз

.

Влияние химического состава на свариваемость стали

Влияние химического состава на свариваемость стали по данным проф., д.х.н. англ. Эдмунд Тасак

Углерод присутствует в стали в виде карбидов. Содержание углерода в существенно влияет на механические свойства стали и ее структуру, повышение предела прочности, предела текучести и твердости сужение и удлинение за счет снижения ударной вязкости. Тем не менее, вы должны знать вопрос, в котором сталь является углеродом, чтобы правильно определить его допустимые пределы.Углеродистая сталь, содержащая 0,25 % С, хорошо сваривается при не содержит других легирующих элементов в значительных количествах. В то время как сталь кислотостойкие 18% Cr и 8% Ni при одинаковом содержании углерода трудно свариваемый. В случае углеродистых сталей их свариваемость резко ухудшается при увеличение содержания углерода выше 0,25% в результате склонности стали к упрочняясь в шве и ЗТВ, появляются конструкции, склонные к растрескиванию. Марганец в небольших количествах улучшает свариваемость стали, в то время как в в больших количествах его действие зависит от содержания других элементов, а в основном углерод.Поэтому в свариваемых конструкционных сталях о более высокая прочность, содержание марганца было ограничено примерно 2% для максимальное содержание углерода 0,15%. Для подавления роста зерна и снижения чувствительности свариваемых марганцевых сталей к перегреву, в них вводят элементы карбидообразующие (Ti, V, Nb), образующие прочные карбиды или высшие нитриды температура растворения. В результате снижается возможность перегрева стали и образования хрупких структур в зоне переходной сварной шов.
Кремний в количествах, содержащихся в конструкционных сталях (до 0,5%) не влияет на свариваемость. Ухудшение свариваемости происходит при содержании кремний более 0,7% -0,8%. Кремний препятствует горячей обработке, и, возможно, вызывают расслоение листового проката, которое при сильном нагреве со временем сварка и последующая усадка приведут к полному разделению отдельных слоев и разрушения конструкции.
Хром является одним из основных компонентов легированных сталей, поскольку это существенно влияет на их свойства и, прежде всего, на прокаливаемость.Даже при небольшом содержании (0,3-0,4%) происходит значительное твердение переходная зона свариваемой стали и сварка стали с повышенным содержанием хрома возможно только с с помощью предварительного нагрева. Никель , подобно хрому, повышает прокаливаемость, благоприятствуя в то же время образование мелкозернистой структуры и, таким образом, снижение чувствительность стали к перегреву. По мере увеличения содержания никеля в сталях даже при медленном охлаждении образуется бейнитная структура.В виде Таким образом, увеличение содержания Ni в низкоуглеродистых сталях ухудшает их качество. свариваемость. Мартенситные никелевые стали обладают высокой прочностью и пределом пластичностью, они твердые и хрупкие и практически не поддаются сварке. Постоянный аустенитные хромоникелевые сплавы обладают хорошей свариваемостью благодаря тому, что имеют аустенитная структура, но только при низком содержании углерода.
Молибден повышает прокаливаемость стали и поэтому по большей части углеродистых сталях его содержание ограничивается 0,35%.Он влияет на увеличение сопротивление ползучести и термостойкость. Из-за закалки стали SWC с молибденом необходимо применять предварительный подогрев перед сваркой и механической обработкой нагрев швов после сварки. Добавление 2-5% Mo в хромистые аустенитные стали. никелевых сплавов не ухудшает их свариваемость. Вместо этого он вызывает образование w структуру аустенитной стали небольшого количества феррита, что улучшает устойчивость к горячему растрескиванию.
Алюминий используется в качестве раскислителя.Небольшое содержание Al. Нет влияют на изменение механических свойств стали. Тем не менее, 2-3% добавки делают снижение ударной вязкости и сужения, а в некоторой степени увеличение хрупкости стали на горячий. Введенный в сталь в небольших количествах, он снижает ее склонность к упрочнение и тормозит рост зерен в ЗТВ, тем самым улучшая свариваемость стали. Стали с большим содержанием AL. Их трудно сварить. АЛ. сужает степень затвердевания стали, в результате которой сталь быстро превращается из твердой в жидкости, что делает электродуговую сварку тонких листов вообще невозможной. Титан, ниобий и ванадий образуют твердые карбиды с углеродом и азотом, нитриды или карбонитриды. Нитриды карбидов и карбонитридов этих элементов время нагрева в ЗТВ ниже 1250 на С не полные растворяясь и, следовательно, становясь зародышами новообразованных зерен при охлаждение, благодаря которому сталь имеет мелкозернистую структуру. Полный растворение их происходит при высокой температуре, поэтому крупнозернистая зона он очень узкий. Даже небольшое дополнение этих элементов в сталь способствует получению структуры мелкое зерно в SWC.Микродобавки Nb W и Ti в ЗТВ повышают ее прокаливаемость. площадь и, таким образом, увеличить твердость при охлаждении. это воздействие неблагоприятный. Несмотря на то, что крупнозернистая область SWC имеет более высокую твердость, она сужение этой области вызывает введение в сталь микродобавок повышает ударную вязкость ЗТВ и, следовательно, ее свариваемость. Микродобавок быть не должно. использовать для электродов и сварочной проволоки. В процессе затвердевания образуются дендритные карбиды или карбонитриды, расположенные по границам зерен.Это значительно снижает хрупкость сварного шва. При введении микродобавок, особенно Nb и Ti следует ограничивать по содержанию серы в стали. Сера образует с Ti и NB и C. дендритные сульфиды углерода, которые увеличивают склонность к растрескиванию в горячем состоянии. Вольфрам в углеродистых сталях увеличивает твердость, прочность и пределы доходности. Это придает стали мелкозернистую структуру, что является результатом способность образовывать труднорастворимые карбиды. Прокаливаемость стали этот элемент несколько увеличивается.Вольфрам ухудшает свариваемость стали, значительно повышающей твердость ЗТВ, особенно с повышенным содержанием каменный уголь. В аустенитных сталях, содержащих небольшое количество углерода, добавка 3% вольфрама не ухудшает их свариваемость. Медь повышает долговечность и предел текучести стали без значительного ухудшения ее свойств пластичен, и в то же время делает сталь устойчивой к атмосферной коррозии и некоторые разбавленные кислоты. В количествах, обычно встречающихся в сталях не ухудшает свариваемость.Однако более высокое содержание меди, например, в мартенситные нержавеющие стали с дисперсионным твердением меди, вызывает горячее растрескивание в ЗТВ. Загрязнение также опасно поверхность стали с медью, в том числе за счет электрохимического осаждения и трение латунным наконечником горелки. Медь плавится при 1083°С и при наличии напряжения очень хорошо смачивает сталь, растекается по границам зерен. Наличие жидкости по границам зерен и усадочная деформация после затвердевания и охлаждения приводит к горячие трещины в ЗТВ и сварных швах. Фосфор повышает прочность, предел текучести, твердость и усталостная прочность при одновременном снижении удлинения и ударной вязкости. В количества, обнаруженные в конструкционных сталях, не увеличивают прокаливаемость зоны переходной сварной шов. Выше 0,05 % вызывает крупнозернистость стали i значительно повышает его хрупкость. Фосфор имеет свойство расслаиваться. таким образом, в районах большей концентрация может привести к образованию горячих или холодных трещин. Сера Аналогично фосфору проявляет высокую склонность к расслаиванию и, следовательно, ухудшает свариваемость стали.Образует сульфид FeS с железом, который дает низкую температуру плавления с аустенитом. эвтектики, вызывающие образование горячих трещин в сварном шве или ЗТВ. В высокопрочные стали, особенно после регламентированной прокатки, Вспученные сульфиды марганца являются причиной пластинчатых трещин. В целом предполагается, что свариваемость стали улучшается при уменьшении содержания серы .

Смотрите также