1. Якість стали визначається вмістом шкідливих домішок ..

Основні шкідливі домішки - це сірка і фосфор. Так само до шкідливихдомішках відносяться гази (азот, кисень, водень).

Сірка - шкідлива домішка - потрапляє в сталь головним чином з вихід -сировиною - чавуном. сірка нерозчинні в залозі, вона утворює з нимз'єднання FeS - сульфід заліза. при взаємодією з залізом образу-єтьсяевтектика (Fe + FeS) з температурою плавенія 9880 С. Тому при нагріванністалевих заготовок для пластичної деормаціі вище 9000 З ста-льстає крихкою. При гарячої пластичної деформації заготівляруйнується. Це явище називається красноломкостью. Одним із способівзменшення впливу сірки є введення марганцю. З'єднання Mnsплавиться при 16200 С, ці включення пластичні і не викликають краснолом -кістки.

Вміст сірки в сталях допускається не більше 0.06%.

Фосфор потрапляє в сталь головним чином також з вихідним чавуном,використовуються також для виплавки сталі. До 1.2% фосфор розчиняється вферит, зменшуючи його пластичність. Фосфор має велику склоннос -ма до ліквації, тому навіть при незначному середню кількістьфосфору в відливці завжди можуть утворитися ділянки, багаті фосфором.
Розташований поблизу кордонів фосфор підвищує температуру переходу вкрихке стан (хладноломкость). Тому фосфор, як і сірка, є по -ється шкідливою домішкою, зміст його в вуглецевої сталі допускається до
0.050%.

Приховані домішки:
Так називають присутні в сталі гази - азот, кисень, водень - черезскладності визначення їх кількості. Гази потрапляють в сталь при її виплавки.
У твердій стали вони можуть бути присутніми, або розчиняючись в ферит, абоутворюючи хімічна сполука (нітріди, оксиди). Гази можуть перебувати і ввільному стані в різних несплошностях.
Навіть в дуже малих кількостях азот, кисень і водень сильно погіршуютьпластичні властивості сталі. Зміст їх в сталі допускається
10-2 - 10-4%. У результаті вакуумування стали їх зміст зменшує -ся, властивості поліпшуються.

Вуглецеві інструментальні сталі бувають двох видів: якісніі високоякісні.
Якісні вуглецеві інструментальні сталі маркують буквою
"У" (вуглецева); наступна за нею цифра (У7, У8, У10 і т.д) поки -показують середній вміст вуглецю в десятих частках відсотка.
Висококкачественние стали додатково маркуються літерою "А" в кінці
(У10А).

Інструментальні вуглецеві сталі:
Мають високу твердістю (60-65 HRC), міцністю і зносом-кісткоюі застосовуються для виготовлення різного інструмента.
Вуглецеві інструментальні сталі У8 (У8А), У10 (У10А), У11 (У11А),
У12 (У12А) і У13 (У13А) внаслідок малої стійкості переохолодженогоаустеніту мають невелику прокалівоемость, і тому ці стали примі-няютдля інструментів невеликих розмірів.

Для ріжучого інструменту (фрези, зенкери, свердла, спіральні пили, ша -бери, ножівки ручні, напильники, бритви, гострий хірургічний інстру-менті т.д) зазвичай застосовують заевтектоідние сталі (У10, У11, У12 і У13),у яких після термічної обробки структура - мартенсів і карбіди.
Деревообробний інструмент, зубила, кернери, борідки, викрутки,сокири виготовляють із сталей У7 і У8, що мають після термічної оброб-леннятроостітную структуру.

Вуглецеві сталі у вихідному (відпаленого) стані мають струк-турузернистого перліту, низьку твердість (HB 170-180) і добре обро -розробляються різанням. Температура загартування вуглецевих інструментальних сталей
У10-У13 повинна бути 760-780 0 С, тобто трохи вище АС1, але нижче
Аст для того, щоб у результаті загартування стали отримували мартенситнихструктуру і зберігали дрібне зерно і нерастворбнние частки вторинногоцементиту. Загартування проводять у воді або водних розчинах солей. Дрібнийінструмент з сталей У10-У12 для уіеньшенія деформацій охолоджують в го -рячіх середовищах (ступінчаста гарт).

Відпустка проводять при 150-1700 С для збереження високої твердості
(62-63 HRC).

Сталь У7 гартують з нагріванням вище точки АС3 (800-8200 С) і під -Вергал відпустки при 275-325 0 С (48-58 HRC).

Вуглецеві сталі можна використовувати як режущето інстру -мента тільки для різання матеріалів з малою швидкістю, тому що їх висо -кая твердість сильно знижується при нагріванні вище 190-200 0 С.

2. Діаграма стану залізо-карбід заліза.

Сталі, що містять від 0,8 до 2.14% С, називають заевтектоіднимі.
На початку нагрівання заевтектоідний сплав має структуру перліту івторинного цементиту.
При підвищенні температури до 7270 З сплав просто нагрівається. У т.1відбувається евтектоїдних перетворення, перліт перетворюється на аустеніт. Відточки 1 до точки 2 сплави мають структуру аустеніт + вторинний цемен-тит.
У міру наближення до точки 2 концентрація вуглецю в аустенітзбільшується відповідно до лінії SE.
При температурах, які відповідають лінії SE (т.2), аустеніт виявляєтьсянасиченим вуглецем, і при підвищенні температури сплав має струк-турутільки аустеніту. До точки 3 в сплаві не відбувається ніяких зраді-ний,просто увілічівается температура.
При підвищенні температури в точки 3 твердий аустеніт починають плавитися-ться.
Структура стає рідина + аустеніт. До точки 4 сплав продовжуєтьсяплавитися.
У точці 4 під впливом високої температури весь аустеніт розплавляючи-ється.
Структура стає - рідина.

3. При нагріванні вище температури 7270 З число зародків завжди достати-чновелика і початкове Зарнен аустеніту дрібне. Чим вище швидкість нагрівання-ва, тимменше зерно аустеніту, тому що швидкість утворення зародків вище, ніжшвидкість їхнього зростання.

При подальшому підвищенні температури або збільшення тривалостівитримки при даній температурі відбувається збірна рекрістал-лізаціяі зерно увелічіается. Зростання зерна, що утворилася при нагріванні доданої температури, етественно, не змінюється при подальшим охолодж-ванні

Здатність зерна аустеніту до зростання зерна неоднакова навіть у сталейодного марочного складу внаслідок впливу умов їх виплавки.

За схильності до зростання зерна разліают два граничних типу сталей:спадково дрібнозернисті і спадково грубозернисті.

У спадково дрібнозернистою сталі при нагріванні до високих темпера-тур
(1000-10500 С) зерно збільшується незначно, проте при більшвисокому нагріванні настає бурхливий ріст зерна. У спадково крупнозер -ність стали, навпаки, сильне зростання зерна спостерігається навіть за незна -ве перегрів вище 7270 С. Різна схильність до зростання зерна оп -ределяется умовами розкислення сталі і її складом.

Чим менша зерно, тим вище міцність (sв, sт, s-1), пластичність (d, y) і в'язкість (KCU, KCT), нижче поріг хладноломкості ( t50) і менше скло -ваність до тендітному руйнування. Уменьщая розмір зерна аустеніту, можнакомпенсувати негативний вплив інших механізмів зміцнення на порігхладноломкості.
Легуючі елементи, особливо карбідоутворюючу (нітрідообразую-щие)задержіают зростання зерна аустеніту. Найбільш сильно діють Ti,
V, Nb, Zr, Al, і N, що утворюють важко розчинні в аустеніт карбіди
(Нітріди), які служать бар'єром для зростання зерна. Чим більше об'єк-емнаячастка карбідів (нітридів) і вище їх дісперстность (менший розмір), тимдрібніше зерно аустеніту. Одночасно нерозчинні кар-біди (натріди)надають зародишное вплив на утворення нових зерен аустеніту, щотакож призводить до отримання більш дрібного зерна. Марганець і фосфорсприяють зростанню зерна аустеніту.
Всі методи, які викликають подрібнення зерна аустеніту, - мікролегування (
V, Ti, Nb та ін), високі швидкості нагріву та ін - підвищують конструкційн -ву міцність сталі.
Велике зерно прагнуть отримати тільки в електротехнічних (транс -форматорних) сталях, щоб поліпшити їх магнітні властивості.

.