Влияние углерода на свойства стали

Углерод оказывает определяющее влияние на свойства стали. После медленного охлаждения структура стали состоит из двух фаз: феррита и цементита.

Феррит – мягкий и пластичный, а цементит – твердый и хрупкий. Количество цементита увеличивается пропорционально концентрации углерода. По мере повышения содержания углерода увеличиваются прочность и твердость, но снижаются пластичность и вязкость (рис. 7.1).

 

Рис. 7.1. Влияние углерода на механические свойства стали

после охлаждения на воздухе

 

Снижение предела прочности в сталях, содержащих С>0,9 %, объясняется следующим. Эти стали являются заэвтектоидными и имеют структуру П+Ц_II. Вторичный цементит чаще всего располагается по границам зерен в виде сплошной сетки (рис. 7.2).

При приложении к этой стали нагрузки ее сначала воспринимает цементитная сетка. Так как цементит очень хрупкий, то при небольших нагрузках эта сетка разрывается и происходит снижение предела прочности.

Кроме снижения ударной вязкости углерод заметно повышает порог хладноломкости и расширяет тем самым температурный интервал перехода стали в хрупкое состояние.

 

Рис. 7.2. Схема структуры

заэвтектоидной стали

 

С увеличением содержания углерода снижается плотность стали, увеличивается электрическое сопротивление и уменьшается теплопроводность.

Углерод также изменяет и технологические свойства стали. При увеличении содержания углерода снижается способность сталей деформироваться в горячем, а особенно в холодном состоянии. Ухудшается свариваемость стали. Наилучшей обрабатываемостью резанием обладают среднеуглеродистые стали (С»0,4 %).