Элементы с полезными свойствами
Элементы, оказывающие воздействие на свойства сталей называют легирующими. Их специально вводят в состав стали, для достижения требуемых значений прочности, упругости, твёрдости, стойкости к окислению и других параметров.
Марганец
Придаёт стали твёрдость и прочность, способствует повышению ударной вязкости и хладноломкости. Содержание марганца более 1,5% делает сталь хрупкой после отпуска, и ухудшает свариваемость. Высокая температура способствует росту зерна в сталях с высоким содержанием марганца.
Кремний
Содержание кремния делает сталь твёрдой и упругой, увеличивает прочность и магнитную проницаемость. Придаёт стали стойкость к износу и коррозии, увеличивает антифрикционные свойства. Кремний в стали ухудшает свариваемость, препятствуя росту аустенитного зерна при нагревании, если его содержание более 1%.
Никель
Никель делает сталь прочной, с сохранением высокую пластичность и вязкость. Сохраняет коррозионную стойкость даже при высоких температурах. Легирование никелем способствует получению мелкозернистой структуры при нагреве, обеспечивая хорошую свариваемость сплавов на основе железа и никеля.
Хром
Ввод хрома в состав стали делает её твёрдой, устойчивой к механическому износу, но ухудшает свариваемость. Высоких жаростойких и антикоррозийных свойств добиваются при содержании хрома в стали более 13%.
Вольфрам
С вольфрамом сталь приобретает твёрдость и прочность, сохраняя эти свойства при нагреве. Вольфрам препятствует росту аустенитного зерна в стали и ухудшает свариваемость из-за сильного окисления.
Молибден
Обеспечивает получение равномерной мелкозернистой структуры, высокую прочность, пластичность и вязкость, однако ухудшает её свариваемость, так как повышает склонность к образованию трещин.
Титан
Способствует получению мелкозернистой структуры, особенно в сочетании с хромом и марганцем. Предотвращает, в сочетании с ниобием, межкристаллитную коррозию в стали.
Ванадий
В малых количествах способствует получению мелкозернистой структуры и повышению вязкости сталей. Является одним из немногих элементов, улучшающих свариваемость сталей с использованием активных раскислителей.
Алюминий
Способствует измельчению зерна. Повышает ударную вязкость сталей и их коррозионную стойкость, но ухудшает свариваемость, так как повышает склонность к появлению трещин.
Медь
Улучшает свариваемость. Увеличивает прочность, ударную вязкость и стойкость к коррозии.
Вредные примеси
Вследствие определённых свойств следующие элементы являются для стали вредными примесями.
Сера
Увеличение содержания серы приводит к красноломкости, то есть к образованию трещин при деформировании в нагретом состоянии и при сварке.
Фосфор
Способствует хладноломкости, то есть появлению холодных трещин при сварке.
Неметаллические включения обычно располагаются по границам зёрен металла, либо являются местом зарождения трещин, либо трещины проходят через них, ускоряя своё развитие. Поэтому различными технологическими приёмами стараются снизить содержание этих примесей в сталях.