Вплив вмісту вуглецю на структуру та властивості сталі
Сталь, як один з головних конструкційних матеріалів сучасності не є двокомпонентним залізовуглецевим сплавом. Крім цих двох основних елементів сталі містять багато різних домішок, які можна поділити на постійні, випадкові та спеціальні. Всі ці елементи впливають на властивості сталі.
Вуглець є найважливішим елементом, який обумовлює структуру й властивості сталі, її поведінку при виробництві і експлуатації. Структура сталі після охолодження складається з фериту й цементиту. Чим більше буде в сталі вуглецю, тим більше буде цементиту, дуже твердої фази. Завдяки цьому твердість і міцність сталі підвищуються (рис. 7.7 ). Поряд з цим відносне видовження й звуження, а також ударна в'язкість зменшуються. Але в той же час, якщо простежити характер зміни границі міцності, можна побачити, що при концентрації більшій ніж 0,9 % С границя міцності починає знижуватися.
Це пояснюється особливостями структури заевтектоїдних сталей, де по межах зерен утворюється вторинний цементит у вигляді сітки, яка з підвищенням концентрації вуглецю стає безперервною. При випробуванні на розтяг цементит, як крихка фаза, полегшує руйнування.
Рис. 7.8 Вплив вмісту вуглецю на властивості сталі.
Таким чином, за структурою розрізняють:
- доевтектоїдну сталь, що містить до 0,8% С, структура якої складається із фериту і перліту;
- евтектоїдну, що містить біля 0,8% С, структура якої складається тільки з перліту;
- заевтектоїдну, що містить 0,8 - 2,14% С, структура якої складається із зерен перліту, навколо яких розміщена сітка цементиту.
Аналіз* структури сталей, що формується в умовах охолодження близьких до рівноваги, дає можливість зробити наступні висновки:
- загальною структурною складовою сталей є перліт (за винятком низьковуглецецих сталей);
- структурною складовою , що визначає заевтектоїдну сталь є наявність цементиту надлишкового (вторинного);
- структурною складовою , що визначає доевтектоїдну сталь є наявність фериту надлишкового.