Сталь представляет собой сплав железа с углеродом, марганцем, кремнием, серой, фосфором и другими элементами. Стали, применяемые в машиностроении, содержат от 0,05 до 1,6% С.

Железо является основным элементом стали. В твердом состоянии железо может находиться в двух модификациях: а- и Y железо, а-железо, имеющее кубическую объ-емноцентрированную кристаллическую решетку, устойчиво в двух интервалах температур: ниже 911С и от 1392 до 1539** С. Высокотемпературную модификацию а-же-леза обычно обозначают б-железо. В tCMne-ратурном интервале 911-1392°С устойчиво Y-железо, имеющее кубическую гранецентри-рованную кристаллическую решетку.

Углерод является вторым основным элементом, определяющим структуру и свойства стали, ее поведение при производстве в эксплуатации.

В соответствии с классификацией, предложенной Н. Т. Гудцовым, все примеси (химические элементы), содержащиеся в стали можно разделить на четыре группы:

1. Постоянные, или обыкновенные примеси. К этой группе относятся марганец и кремний, а также алюминий, который, как кремний и марганец, применяется в качестве раскислителя. Эти элементы присутствуют в любой хорошо раскисленной стали (в кипящей стали содержание кремния и алюминия невелико). К постоянным примесям следует отнести также серу и фосфор, потому что полностью освободиться от них при массовом производст-

ТавдицаШ.!

Влияние постоянных и скрытых Примесей иа структуру и свойства стали

ве стали невозможно. Содержание постоянных примесей в стали находится обычно в следующих пределах, %: 0,3-0,7 Мп; 0,17- 0,37 Si (в кипящей стали до 0,03 Si); 0,01- 0,02 Al; 0,01-0,05 Р; 0,01-0,04 S. Влияние этих элементов на структуру и свойства стали представлено в табл. III.1 и на рис. IIL1III.4.

О ОЛ 0,6 1,0 с,%

Рис. III.1. Влияние углерода на механические свойства стали

-200 -100 О 100 ZOO Температура испы1ЬанияС

Рис. III.2. Влияние углерода на хладноломкость железа

2. Скрытые примеси. К их числу относят кислород, водород и азот, присутствующие в любой стали в малых количествах. Методы их химического определения сложны, поэтому содержание скрытых примесей в ГОСТах и обычных технических условиях не указывается. Влияние азота и кислорода на ударную вязкость и порог хладноломкости стали показано на рис. III.5.

3. Случайные примеси. К их числу относят мышьяк, свинец и другие элементы. Случайные примеси переходят в сталь благодаря тому, что они содержатся в шихтовых материалах данного географического района или связаны с определенным технологическим процессом производства стали.

4. Специальные (легирующие)

элементы. Их вводят в состав стали для получения нужных по условиям эксплуатации деталей свойств. Легированной считают сталь, в которую специально введены те или иные легирующие элементы с целью

Тем/7е/?ал71 ?а с/штатff, °С

Рис. II 1.3. Влияние фосфора на хладноломкость стали (0,2% С; 1% Мп)

-W 0 W 00 -90 0 0 00 Темперощра цепь/ma о иff, °C

Рис. 111.4. Влияние серы на вязкие свойства стала

-100 О 100 200 300 т Температура испытания и

-100 о 100 Температура испытания,С

Рис. III.5. Влияние кислорода (а) и азота (б) на вязкие свойства стали

существенного изменения одного или не* скольких ее свойств по сравнению с углеродистой сталью. Легированной она будет и том случае, если содержание кремния более-0,5%, а марганца более 1%.