что такое красноломкость и хладноломкость стали

Красноломкость металлов

Красноломкость — это свойство некоторых металлов проявлять хрупкость при обработке давлением на повышенных температурах. Красноломкость обусловливается главным образом распределением некоторых примесей (меди, серы) по границам зёрен металла.

В качестве примера можно рассмотреть стали. Содержание серы в сталях промышленных марок составляет обычно 0.015-0.050 %. Сера образует с железом легкоплавкое соединение FеS, обычно располагающееся вокруг зерен, закристаллизовавшихся ранее. При горячей механической обработке (ковка, прокатка) FeS плавится, что вызывает потерю связи между зернами стали, и изделие разваливается на части. Всему виной красноломкость.

Таким образом, одним из основных механизмов красноломкости является образование на границах зерен фаз, плавящихся при температурах обработки давлением (850- 1200° С). Температура плавления меди составляет всего 1084° С, ее сульфида – 1100° С, образование других легкоплавких медесодержащих фаз в стали маловероятно.

При комнатной и близких к ней температурах включения сульфидов понижают механические свойства стали, характеризующие пластичность (относительные сужение и удлинение) и ударную вязкость. В литом металле это влияние может проявляться во всех направлениях. В катаных или кованых стальных изделиях, где сульфидные включения вытянуты в виде строчек в направлении горячей пластической деформации, отрицательное влияние серы в стали проявляется лишь в направлении, поперечном к линии вытяжки в процессе этой деформации.

О противоположном явлении вы можете узнать по ссылке – хладноломкость.

Для предотвращения красноломкости в перлитные стали добавляют марганец. Он заметно повышает прочность металла, практически не снижает пластичность, резко уменьшает красноломкость и негативное влияние серы. Сера при этом находится в материале в виде тугоплавкого сернистого марганца MnS (температура плавления 1620° С).

Для этих же целей в состав аустенитной стали добавляют молибден.

Для технически чистого железа температура красноломкости находится в пределах 850— 1150°, поэтому горячую деформацию следует начинать при 850° либо производить при 1250—1300°, прерывая ее при охлаждении железа в интервале 850—1150°.

На красноломкость также влияют алюминий, титан, цирконий, кальций, магний и редкие элементы, способствующие образованию тугоплавких сульфидов, располагающихся в структуре стали в виде цепочек или отдельных включений. Следует иметь в виду, что низкоплавкие сульфиды располагаются, как правило, по границам зерен, вызывая красноломкость стали.

Практикой металлургического производства установлено, что отношение концентраций марганца и серы, необходимое для получения высокой технологической пластичности металла, обеспечивающей горячую обработку давлением без возникновения красноломкости, равно 10—20 для стали с содержанием серы до 0,05%.

Источник

Что такое красноломкость и хладноломкость стали

Так же к вредным примесям относятся газы (азот, кислород, водород)

Содержание серы в сталях допускается не более 0.06%

Фосфор попадает в сталь главным образом также с исходным чугуном, используемым также для выплавки стали. До 1.2% фосфор растворяется в феррите, уменьшая его пластичность. Фосфор обладает большой склонностью к ликвации, поэтому даже при незначительном среднем количестве фосфора в отливке всегда могут образоваться участки, богатые фосфором

Углеродистые инструментальные стали бывают двух видов: качественные и высококачественные

Качественные углеродистые инструментальные стали маркируют буквой » У » (углеродистая) ; следующая за ней цифра (У7, У8, У10 и т.д.) показывает среднее содержание углерода в десятых долях процента

Высококачественные стали маркируются буквой » А » в конце (У10А)

Деревообрабатывающий инструмент, зубила, кернеры, бородки, отвёртки, топоры изготовляют из сталей У7 и У8, имеющих после термической обработки трооститную структуру

Углеродистые стали в исходном (отожжённом) состоянии имеют структуру зернистого перлита, низкую твердость (HB 170-180) и хорошо обрабатываются резанием. Температура закалки углеродистых инструментальных сталей У10-У13 должна быть 760-780 0 С, т. е несколько выше Ас1, но ниже Аст для того, чтобы в результате закалки стали получали мартенситную структуру и сохраняли мелкое зерно и нерастворенные частицы вторичного цементита. Закалку проводят в воде или водных растворах солей. Мелкий инструмент из сталей У10-У12 для уменьшения деформаций охлаждают в горячих средах (ступенчатая закалка)

Отпуск проводят при 150-1700 С для сохранения высокой твёрдости (62-63 HRC)

Сталь У7 закаливают с нагревом выше точки Ас3 (800-8200 С) и подвергают отпуску при 275-325 0 С (48-58 HRC)

Углеродистые стали можно использовать в качестве режущего инструмента только для резанья материалов с малой скоростью, так как их высокая твёрдость сильно снижается при нагреве выше 190-200 0 С

2. Диаграмма состояния железо-карбид железа

Стали, содержащие от 0,8 до 2.14 % С, называют заэвтектоидными

В начале нагревания заэвтектоидный сплав имеет структуру перлита и вторичного цементита

При повышении температуры в точки 3 из твёрдого аустенита выделяется жидкость. Структура становится жидкость+аустенит. До точки 4 в сплаве не происходит никаких изменений

В точке 4 под влиянием высокой температуры весь аустенит превращается в жидкость

Таким образом, после окончательного нагревания заэвтектоидные сплавы состоят из жидкости

При дальнейшем повышении температуры или увеличении длительности выдержки при данной температуре происходит собирательная рекристаллизация и зерно увеличивается. Рост зерна, образовавшегося при нагреве до данной температуры, естественно, не изменяется при последующим охлаждении Способность зерна аустенита к росту зерна неодинакова даже у сталей одного марочного состава вследствие влияния условий их выплавки

По склонности к росту зерна различают два предельных типа сталей: наследственно мелкозернистые и наследственно крупнозернистые

В наследственно мелкозернистой стали при нагреве до высоких темпера тур (1000-10500 С) зерно увеличивается незначительно, однако при более высоком нагреве наступает бурный рост зерна. В наследственно крупнозернистой стали, наоборот, сильный рост зерна наблюдается даже при незначительном перегреве выше 7270 С. Различная склонность к росту зерна определяется условиями раскисления стали и её составом

Крупное зерно стремятся получить только в электротехнических (трансформаторных) сталях, чтобы улучшить их магнитные свойства

Источник

Влияние компонентов на свойства стали

Постоянные (технологические) примеси являются обязательными компонентами сталей и сплавов, что объясняется трудностью их удаления как при выплавке (Р, Ѕ), так и в процессе раскисления (Si, Mn) или из шихты — легированного металлического лома (Ni, Сг и др.).К постоянным примесям относят углерод, марганец, кремний, серу, фосфор, а также кислород, водород и азот.

Влияние компонентов на свойства стали — stroyone

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.

Источник

Красноломкость и хладноломкость стали

Красноломкость-хрупкость стали, проявляющаяся при относительно высокой темп-ре в процессе ковки, горячей прокатки и при др. видах пластич. деформации. Хрупкие разрушения, связанные с красноломкостью стали, объясняются либо ослаблением границ зерен при повышенной темп-ре, либо наличием в стали довольно большого количества второй фазы, заметно отличающейся по сопротивлению пластич. деформации от основной структуры. В углеродистой и легированной конструкционной стали красноломкость обусловливается б. ч. высоким содержанием серы или др. легкоплавких примесей (напр., меди и свинца). В легированной нержавеющей стали с высоким содержанием хрома красноломкость фиксируется появлением при темп-ре деформации структуры дельта-феррита. Уменьшения красноломкости стали наряду с устранением вызывающих ее причин, в ряде случаев можно достигнуть понижением темп-ры горячей деформации.

Для технически чистого железа темп-ра красноломкости находится в пределах 850— 1150°, поэтому горячую деформацию следует начинать при 850° либо производить при 1250—1300°, прерывая ее при охлаждении железа в интервале 850—1150°. Вредное действие серы на красноломкость стали объясняется образованием легкоплавких эвтектик. Для уменьшения влияния серы в состав перлитной стали вводят марганец, а в состав аустенитной — молибден. Также влияют алюминий, титан, цирконий, кальций, магний и редкие элементы, способствующие образованию тугоплавких сульфидов, располагающихся в структуре стали в виде цепочек или отдельных включений. Следует иметь в виду, что низкоплавкие сульфиды располагаются, как правило, по границам зерен, вызывая красноломкость стали.

склонность металлов к появлению (или значительному возрастанию) хрупкости (См. Хрупкость) при понижении температуры. Х. связана с происходящим при этом из-за затруднённости движения дислокаций (См. Дислокации) значительным повышением предела текучести; начиная с некоторой температуры (т. н. критическая температура хрупкости, или порог хладноломкости) хрупкое разрушение наступает раньше, чем состояние пластической текучести. Х. присуща низколегированным сталям, танталу, вольфраму, хрому, молибдену и некоторым др. металлам с объёмноцентрированной кубической решёткой и сплавам на их основе. Х. способствует наличие примесей внедрения в металлах, что в сочетании со сжатием кристаллической решётки при понижении температуры приводит к увеличению внутренних напряжений. Температура перехода от вязкого разрушения к хрупкому зависит от режима термической обработки, величины зерна, скорости нагружения, величины концентрации напряжений. Чаще всего Х. оценивают путём испытаний на ударный изгиб призматических образцов с надрезом, определяя при этом работу деформации и разрушения. Склонность к Х. можно также оценить по температуре резкого снижения пластичности или по доле волокнистого излома на поверхности разрушения. Х. имеет особое значение при эксплуатации конструкций в температурных условиях северных районов, для космических аппаратов, луноходов, водородных двигателей. Снижение Х. достигается очисткой металлов от вредных примесей, термообработкой, легированием.

Источник

КРАСНОЛОМКОСТЬ СТАЛИ

— хрупкость стали, проявляющаяся при относительно высокой темп-ре в процессе ковки, горячей прокатки и при др. видах пластич. деформации. Хрупкие разрушения, связанные с красноломкостью стали, объясняются либо ослаблением границ зерен при повышенной темп-ре, либо наличием в стали довольно большого количества второй фазы, заметно отличающейся по сопротивлению пластич. деформации от основной структуры. В углеродистой и легированной конструкционной стали красноломкость обусловливается б. ч. высоким содержанием серы или др. легкоплавких примесей (напр., меди и свинца). В легированной нержавеющей стали с высоким содержанием хрома красноломкость фиксируется появлением при темп-ре деформации структуры дельта-феррита. Уменьшения красноломкости стали наряду с устранением вызывающих ее причин, в ряде случаев можно достигнуть понижением темп-ры горячей деформации.

Для технически чистого железа темп-ра красноломкости находится в пределах 850— 1150°, поэтому горячую деформацию следует начинать при 850° либо производить при 1250—1300°, прерывая ее при охлаждении железа в интервале 850—1150°. Вредное действие серы на красноломкость стали объясняется образованием легкоплавких эвтектик. Для уменьшения влияния серы в состав перлитной стали вводят марганец, а в состав аустенитной — молибден. Также влияют алюминий, титан, цирконий, кальций, магний и редкие элементы, способствующие образованию тугоплавких сульфидов, располагающихся в структуре стали в виде цепочек или отдельных включений. Следует иметь в виду, что низкоплавкие сульфиды располагаются, как правило, по границам зерен, вызывая красноломкость стали.

Лит.: Меськин В. С., Основы легирования стали, М., 1959.

Примесь фосфора вызывает хладноломкость, а примесь серы — красноломкость стали. … В стали, предназначенной для сварных конструкций, содержание кремния не должно превышать 0,12. 0,25 %.

Сталь получают переплавкой металлолома или из передельного чугуна. Процесс получения стали из чугуна сводится к удалению излишнего углерода и понижению количества входящих в чугун примесей.

Источник