Какие свойства стали придает кремний
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.
При производстве сталии современная металлургия использует огромное количество примесей и добавок. Пропорции и количество легирующих элементов, как еще называют добавки, обычно составляют коммерческую тайну металлургической компании.
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.
Содержание:
- Влияние кремния на свойства стали
Влияние кремния на свойства стали
- Влияние кремния на свойства стали Поскольку структура атомной кристаллической решетки кремния сильно отличается от решетки железа, а атомный объем намного больше атомного объема железа, то при растворении в железе кремний может сильно исказить атомную кристаллическую решетку. Мне. Семь / Доззумуд. тех-так Сталь фасонная Zazbtek С Чаг £ Рисунок 36.Структурная схема Кремниевой стали Ом 0.8 1.2 1.6 От％ Железо, таким образом, увеличивает твердость и прочность феррита.
Это свойство кремния используется при легировании мягкой стали. Кремний снижает концентрацию углерода в перлите и снижает предел растворимости углерода в аустените. То есть на железоуглеродной диаграмме точки 5 и Е смещены влево. Рисунок ３６ представляет собой структурный вид Кремниевой стали, из этого рисунка видно, что чем выше содержание кремния в стали, тем меньше углерода
требуется для производства сверхэвтектоидной стали или дебритной стали.
Людмила Фирмаль
На рисунке 37 показано влияние кремния на диаграмму состояния системы Fe-C. Чем выше содержание кремния при воздействии кремния на свойства стали, тем выше 105 В сплавах температура превращения перлита выше, а концентрация углерода в перлите ниже.
Например, в случае 2% Si точка превращения перлита повышается до 780°, а концентрация углерода в перлите не превышает 0,6%. При 4% Si точка превращения перлита повышается до 860°, концентрация углерода перлита составляет менее 0,5%, etc. So, с увеличением содержания кремния, область FeT постепенно сужается, и при 8% Si исчезает. 1600. Я ^ 1200 Ко мне. 800. м Дж г с > Как О Рис.37.
- Влияние кремния на диаграмму Fe-C В технологии используются изделия, изготовленные из чрезвычайно прочного карбида кремния. Эмери камень, нагревательного элемента (кварцевого стержня) и т. д. Однако в сплавах Fe — C химическое сродство кремния к железу выше, чем у углерода, и карбид кремния не препятствует его образованию, но является одним из самых мощных графитизирующих элементов. 1 например, в высокоуглеродистых негабаритных тектидных сталях, содержащих более 1% Si, при длительном нагреве в зоне критической точки цементация начинает графитироваться, и сталь подвергается черной деструкции, аналогичной деструкции серого чугуна.
Согласно микроструктуре, Кремниевая сталь класса перлита, которая обычно отожжена (не графитизирована), совсем не отличается от простой углеродистой стали. То есть кремний не производит новых структурных компонентов или фаз стали. В отожженном один-сплав кремния стали, не содержит легирующих элементов, перлит будет иметь слегка шероховатую структуру под воздействием кремния. Увеличьте температуру преобразования перлита, приводя к плита цементита большая. На рисунке 38 показано влияние кремния на критическую точку стали.
Под воздействием кремния точки Ax и Ab значительно увеличиваются.
Людмила Фирмаль
Таким образом, в машинной стали при −0,4% с критическая точка феррита А3 с введением каждого процента кремния увеличивается на −30°, а точка перлита А1 увеличивается на 20°.другими словами, влияние кремния на точку феррита больше. 、 950. 900. — -* — Утвердительный ответ. 600. — Да. Семьсот пятьдесят ’00 <и’.o и вперед Рис.38.Влияние кремния и к критическая точка стали 0.4% Я Также Как х Л В х ПС х Ко 1.5 2.0 25 Sl.％ Рисунок 39. Влияние кремния на критическую скорость экалми стали 0,5% С и 0,8%с Вместо перлита кремний не является Карбидообразующим элементом, поэтому он почти полностью растворим в Феррите и в основном влияет на феррит, а не на перлит, содержащий карбидную фазу.
На рисунке 39 показано влияние кремния на критическую скорость упрочнения стали 0,5 и 0,8% С. Из этого рисунка видно, что критическая скорость упрочнения стали под воздействием кремния значительно снижается даже в 1,5-2,0 раза.%Si составляет около 150 град / С; при такой скорости детали толщиной или диаметром до 25-30 мм можно гасить маслом. Понижая критическую скорость упрочнения, кремний повышает упрочняющие свойства стали. На рисунке 40 показано влияние кремния на закаливаемость предэвтектоидной стали −0,5% С.
На графике показано значительное повышение закаливаемости конструкционной стали под воздействием кремния. В эвтектоидных и сверхэвтектоидных инструментальных сталях 0,8-1,2% влияние кремния на закаливаемость более эффективно, чем в сверхэвтектоидных сталях, но это положительное влияние кремния на высокоуглеродистую сталь фактически не использует влияние кремния на свойства стали. Сто семь Это связано с тем, что он имеет высокую склонность к графитизации и легко обугливается, поскольку кремниевый сплав инструментальной стали не используется без добавления карбида кремния формования elements.
In кроме того, инструмент из стали, легированной только кремнием, не обладает хорошими режущими свойствами, так как карбиды, образующиеся на такой стали, не обладают высокой твердостью и не повышают износостойкость стали. Кремнистая среднеуглеродистая конструкционная сталь, содержащая 1,5-2,0% Si при нагреве до нормальной температуры Крысы при температуре 30-40° 60. Четыре г Тридцать В Н Н Дж О 10 20 30 Л ТАК Расстояние от конца отверждения, мм 60. Рисунок 40.
Влияние кремния на прокаливаемость Yeo-конструкционной стали 0,5% C Превышение критической точки сделает его менее склонным к перегреву, чем обычный углерод, но при более высоких температурах нагрева он будет перегреваться больше, чем углеродистая сталь. Поэтому во время других процессов отжига, упрочнения и термообработки кремниевых стальных изделий не рекомендуется нагревать их выше оптимальной температуры. Кремний до 2,0-2,5% мало влияет на температуру мартенситного превращения при закалке стали(точка м) и количество удерживаемого аустенита в структуре закаленной стали(рис.41).
Кремний за-эвтектоидная инженерии не чувствительны к скорости охлаждения после высокотемпературного отпуска. То есть кремний не вызывает отпускной хрупкости стали. Однако в присутствии других легирующих элементов, вызывающих выделение хрупкости, таких как марганец и хром, кремний увеличивает отпускную хрупкость стали. Когда закаленная сталь закалена под влиянием кремния, стабильность мартенсита улучшена и своя температура разложения перенесена к максимуму temperature. In добавление, сталь кремния 108 Когда Кремниевая сталь высвобождается, мелкодисперсные частицы карбидной фазы объединяются с очень низкой скоростью, поэтому структура сорбита Кремниевой стали также размягчается при высоких температурах.
Поэтому закаленная Кремниевая сталь обладает повышенной стойкостью к отпуску. Он определяет, используется ли кремний для легированных сталей, которые производят высокотемпературные инструменты (штампы, пуансоны, штампы для термической деформации металлов, ножи, ножницы, пилы для резки горячих металлов и др.), которые работают при высоких температурах. Пятнадцать Что это? I-5 200. 150. Один — •г Си г. Диаграмма 41.Влияние количества иремия, ми и остаточного аустенита на структуру закаленной эвтектоидной стали 100200300 Вт） 1 ′ температура выхлопных газов, х 500. Рис.42.Влияние кремния на стабильность закаленной стали при 0,7%С при отпуске： / −0.2%Си; 2-2. 7%Си
На рис. 42 показано влияние температуры отпуска на твердость углеродистой и Кремниевой стали при закалке от 800 и 880°С до 0.7%.As как видно из рисунка, твердость Кремниевой стали после отпуска при 400-500°примерно на 10 HRC выше, чем у углеродистой стали. Свойства диаграммы с-формы при изотермическом превращении аустенита перлитной структуры Кремниевой стали, содержащей <2% Si, существенно не отличаются от чертежей обычной углеродистой стали. Когда Si превышает 2%, на изотермической диаграмме Кремниевой стали появляются 2 максимальных значения скорости разложения аустенита.
То есть диапазон температур торутита (500-550°) и промежуточных (250-300°) метаморфоз. Во время цементной фиксации стали кремний снижает скорость диффузии углерода и затрудняет цементацию поверхности. Например, железо Si 2.0-2.5% совершенно не подвержено науглероживанию. Поэтому 1 легирующий элемент-кремний-сталь для цементации не используется.
Смотрите также:
Решение задач по материаловедению
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