Wpływ składników stopowych na własności stali
Ogólnie zostało przyjete, że stal okresla sie jako stop żelaza z węglem. Jednak stal jest stopem wieloskładnikowym, w którym oprócz węgla występuje wiele innych składników (pierwiastków) metalowych i niemetalowych. do Pierwiatków metalowych należą: żelazo (Fe), mangan (Mn), chrom (Cr), nikiel (Ni), molibden (Mo), miedź (Cu), aluminium (AI), cynk (Zn) itd. Do pierwiastków niemetalowych należą: węgiel (C), krzem (Si), siarka (S), fosfor (P), Pierwiastkami są również gazy, które mogą występować w metalach np: tlen (O), wodór (H), azot (N) i inne.
Wpływ niektórych pierwiastków na własności stali Węgiel (C) jest podstawowym składnikiem każdego gatunku stali i wpływa w decydujący sposób na zmiane własności mechaniczych stali i na jej strukturę, zwiększając wytrzymałość na ciąganie i granicę plastyczności, a zmniejszając udarność i wydłużenie (rys. 2.3). Przy zwiększaniu zawartości węgla w stalach węglowych ponad 0,25% i w stalach stopowych ponad0,2% spawalnośćstali gwałtownie się pogarsza wskutek skłonności do hartowania się, która wystepuje zarówno w strefie przejściowej, jak i w spoinie, tworząc strukturę odznaczającą sie kruchością, skłonną do powstawania pęknięć.
Rys. 2.3: Wpływ zawartości węgla na własności mechaniczne stali.
- Mangan (Mn) występuje w każdej stali i jest składnikiem który wplywa na zwiększenie wytrzymalości i twardości stali oraz na jej hartowność. W małych ilościach mangan polepsza spawalność stali, natomiast wielewiększych pogarsza, zwłaszcza gdy w stali jest większa zawartość węgla.
- Krzem (Si) w mniejszych ilościach wplywa korzystnie na spawalność stali, zwiększa jej wytrzymałość i sprężystość, natomiast w większych ilościach powoduje twardość i kruchość oraz zmniejsza odporność na uderzenia.
- Fosfor (P) dostaje się do stali z rud żelaza, które zawierają różne jego ilości. Podczas wytapiania stali fosfor zostaje z niej usunięty w mniejszym lub większym stopniu, zależnie od rodzaju procesu stalowniczego. Fosfor rozpuszczony w ferrycie (graniczna rozpuszczalność w temperaturze pokojowej wynosi ok. 1,2%) zmniejsza bardzo znacznie jego plastyczność i podwyższa temperaturę, w której stal staje się krucha, wywołując tzw. kruchość na zimno. Ten wpływ fosforu jest bardzo wyraźny wówczas, gdy jego zawartość w stali jest większa niż 0,1%. Jednak w stalach przeznaczonych na odpowiedzialne wyroby zawartość nawet 0,05% P jest niebezpieczna i należy jej unikać, ponieważ w czasie krystalizacji stali zachodzi silna segregacja fosforu, wskutek czego w pewnych miejscach zawartość fosforu będzie dość znaczna i będzie powodować kruchość.
- Siarka (Si) podobnie jak fosfor dostaje się do stali z rud żelaza, a ponadto z gazów piecowych, tzn. z produktów spalania paliwa zawierających dwutlenek siarki (SO2). Siarkę można w znacznej mierze usunąć ze stali, jeżeli stosuje się podczas wytapiana zasadowy proces martenowski lub zasadowy proces elektryczny. W stalach wysokojakościowych zawartość siarki ogranicza się zazwyczaj do 0,02 ÷ 0,03%. W stali zwykłej jakości dopuszcza się większą zawartość siarki (do 0,05%).
