Влияние постоянных примесей на углеродистые стали.

В зависимости от способа выплавки стали различаются содержанием примесей. Основные из них следующие:

1) марганец в виде оксида MnO₂ – пиролюзит;

2) кремний в виде соединения SiO₂ – кремнезем;

3) вредные примеси – фосфор и сера. Эти элементы оказывают существенное влияние на механические, технологические и др. свойства стали, поэтому их количество строго регламентируется в различных марках сталей;

4) при выплавке и разливке стали в нее из окружающей атмосферы попадают кислород, азот, водород и др. газы

Включения оксидов MnO, SiO₂ и Al₂O₃, а также некоторые других элементов могут образовывать в стали как продукты реакций раскисления на определенном этапе, а также попасть в нее из футеровки печей. Все неметаллические примеси существенно ухудшают металлургическое качество стали и снижают ее механические свойства.

Чугуны.

Чугуны – более дешевый материал, чем сталь. Содержание углерода в них больше 2,14%. Они обладают пониженной температурой плавления и хорошими литейными свойствами. За счет этого из чугунов можно делать отливки более сложной формы, чем из сталей.

В зависимости от того, в какой форме присутствует углерод в сплавах, различают белые, серые, высокопрочные и ковкие чугуны. Высокопрочные чугуны являются разновидностью серых, но из-за повышенных механических свойств их выделяют в особую группу.

Белый чугун имеет матово-белый цвет. Весь углерод в этом чугуне находится в связанном состоянии в виде цементита. Имеет большую твердость, очень хрупкий, для изготовления машин не используется. Отливки из белого чугуна служат для получения деталей из ковкого чугуна с помощью графитизирующего отжига. Высокая твердость поверхности такой отливки позволяет ей хорошо работать против истирания. Эти свойства отбеленного чугуна применяются для изготовления деталей, работающих в условиях износа.

Серый чугун по виду излома имеет серый цвет. В структуре серого чугуна имеется графит. По структуре металлической основы серые чугуны разделяют на три вида.

Марка серого чугуна состоит из букв СЧ (серый чугун) и цифры или группы цифр показывающих предел прочности (временное сопротивление) при растяжении и изгибе (кгс/мм²). Показателями механических свойств серых чугунов является прочность при статическом растяжении.

Серые чугуны имеют разнообразное применение от слабонагруженных деталей до изготовления отливок для станин мощных станков.

В высокопрочных чугунах графит имеет шаровидную форму. Их получают путем модифицирования магнием. Чугуны с шаровидным графитом имеют более высокую прочность и при этом некоторую пластичность.

Маркируются высокопрочные чугуны по пределу прочности (Ϭ_пр) и относительному удлинению (δ), например ВЧ45–5, где 45 кгс/мм² – предел прочности, 5% – относительное удлинение.

Из высокопрочных чугунов изготавливают оборудование прокатных станов, кузнечнопрессовое оборудование, коленчатые валы и др. детали, работающие при циклических нагрузках и в условиях сильного износа.

Ковкими называют чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму. Их получают в результате специального графитизирующего отжига (томление) белого чугуна. Ковкий чугун по сравнению с серым обладает более высокой прочностью.

Маркировка ковких чугунов КЧ и цифрами (как высокопрочных чугунов)

Ковкие чугуны широко применяются в сельскохозяйственном, авто-мобильном и текстильном машиностроении, в судо- и котло-, вагоно- и дизелестроении. Этот чугун идет на изготовление деталей высокой прочности, которые подвержены сильному истиранию и ударным знакопеременным нагрузкам.

Недостаток ковкого чугуна – высокая стоимость из-за продолжительного дорогостоящего отжига. [3]