СтройКА

Свойства стали

Физические свойства плотность ? ? 7,86 г / см3; коэффициент линейного теплового расширения ? = 11 … 13 · 10?6 K?1; коэффициент теплопроводности k = 58 Вт / (м · K); модуль Юнга E = 210 ГПа; модуль сдвига G = 80 ГПа; коэффициент Пуассона ? = 0,28 … 0,30; удельное сопротивление (20 ° C , 0,37-0,42 % углерода) = 1,71 · 10?7 Ом · м Зависимость свойств от состава и структуры Свойства сталей зависят от их состава и структуры, которые формируются присутствием и процентным содержанием следующих составляющих. Углерод — составная часть, с увеличением содержания которой в стали увеличивается её твердость и прочность, при этом пластичность уменьшается. Кремний и марганец (в пределах 0,5...0,7 %) существенного влияния на свойства стали не оказывают. Сера является вредной примесью, образует с железом химическое соединение FeS (сернистое железо). Сернистое железо в сталях образует с железом эвтектику с температурой плавления 1258 К, которая обусловливает ломкость материала при обработке давлением с подогревом. Указанная эвтектика при термической обработке расплавляется, в результате чего между зернами теряется связь с образованием трещин. Кроме этого, сера уменьшает пластичность и прочность стали, износостойкость и коррозионную стойкость. Фосфор предоставляет стали хладноломкости (хрупкость при пониженных температурах). Это объясняется тем, что фосфор вызывает сильную внутрикристаллическую ликвацию. Феррит — железо с объемноцентрированная кристаллической решеткой и сплавы на его основе — является фазой мягкой и пластичной. Цементит — карбид железа, химическое соединение с формулой Fe3C, наоборот, предоставляет стали твердость и хрупкость. Перлит — эвтектоидная смесь двух фаз — феррита и цементита, содержит 1/8 цементита и поэтому имеет повышенную прочность и твердость по сравнению с ферритом. Поэтому доэвтектоидные стали гораздо более пластичны, чем заэвтектоидные. Стали содержат до 2,14 % углерода. Фундаментом науки о стали, как сплава железа с углеродом, является диаграмма состояния сплавов железо-углерод — графическое отображение фазового состояния сплавов железа с углеродом в зависимости от их химического состава и температуры. Для улучшения механических и других характеристик сталей применяют легирование. Главная цель легирования подавляющего большинства сталей — повышение прочности за счет растворения легирующих элементов в феррите и аустените, образования карбидов и увеличения прокаливаемости. Кроме того, легирующие элементы могут повышать устойчивость против коррозии, термостойкость, жаропрочность и др. Такие элементы как хром, марганец, молибден, вольфрам, ванадий, титан образуют карбиды, а никель, кремний, медь, алюминий карбидов не образуют. Кроме того, легирующие элементы уменьшают критическую скорость охлаждения при закалке, что необходимо учитывать при назначении режимов закалки (температуры нагрева и среды для охлаждения). При значительном количестве легирующих элементов может существенно измениться структура, что приводит к образованию новых структурных классов по сравнению с углеродистыми сталями.