Вредные примеси в сталях: негативное влияние и способы борьбы с ними

Вредные примеси в сталях — это химические элементы и соединения, которые, присутствуя в сплаве в небольших количествах, оказывают существенное негативное влияние на его структуру и физико-механические характеристики. Эти примеси могут попасть в сталь в результате процессов выплавки, формовки или обработки сырья.

Сера и фосфор — вредные примеси в сталях и сплавах

Основными вредными примесями считаются сера и фосфор. Именно они значительно ухудшают свойства материалов и делают их непригодными для использования в некоторых отраслях промышленности. 

Сера снижает пластичность и вязкость материала и повышает его склонность к растрескиванию (красноломкости) при горячей обработке (прокатке, ковке, штамповке). Ее повышенное содержание допускается только в сталях, используемых для изготовления неответственных конструкций.

Фосфор также снижает пластичность сплавов, так как тип его кристаллической решетки, структура и размер атомов существенно отличаются от железа, никеля и других металлов.

Среди негативных эффектов серы и фосфора можно выделить следующие:

• повышенная хрупкость — сера и фосфор способствуют образованию хрупкой фазы в стали или сплаве, что приводит к снижению прочности и ударной вязкости материала;
• снижение коррозионной стойкости — эти химические элементы способствуют формированию соединений, ускоряющих коррозионные процессы, что приводит к быстрому разрушению материала;
• ухудшение пластичности — вредные примеси вызывают образование неоднородностей в структуре сплава, что снижает пластичность материала и уменьшает его способность к деформации без образования трещин;
• снижение термической стабильности — фосфор и сера могут вызвать образование новых кристаллических фаз, что приводит к ухудшению способности сплава сохранять свои механические свойства при повышении рабочей температуры;
• ухудшение свариваемости — повышенное содержание вредных примесей способствует образованию новых нежелательных соединений в сварочной зоне, что приводит к образованию дефектов и трещин в этой области.

Газообразные вредные примеси

Даже небольшое количество кислорода, водорода или азота может оказать резкое негативное влияние на свойства материала. Повышенное содержание азота или кислорода способствует снижению вязкости и пластичности стали, а также приводит к образованию неметаллических инородных включений, ухудшающих механические свойства сплава. Присутствие водорода делает сталь хрупкой и может привести к образованию внутренних трещин, называемых флокенами.

Методы борьбы с вредными примесями

Основной способ уменьшения негативного воздействия вредных примесей — добавление специальных легирующих элементов, способных связывать серу, фосфор и другие вещества, тем самым снижая их содержание в сплаве и улучшая механические характеристики материала. Одними из полезных добавок считаются марганец и кремний, которые способны эффективно раскислять сталь и делать ее более прочной.

Еще один метод борьбы с вредными примесями — строгий контроль качества используемого сырья. Это позволяет избежать попадания в сплавы фосфора, серы и других элементов и поддерживать физико-механические свойства материалов на необходимом уровне.

Вредные примеси в прецизионных сплавах

Прецизионные сплавы, используемые в высокоточных изделиях, требуют особого внимания к их химическому составу. Ограничение содержания серы и фосфора в таких сплавах имеет решающее значение для обеспечения высокой точности и надежности изделий.

Благодаря собственной спектральной лаборатории инженеры ПЗПС могут четко контролировать количество вредных примесей и других химических элементов в выпускаемой продукции. Это позволяет получать стали и сплавы с точным химическим составом и оптимальными физико-механическими характеристиками, что обеспечивает надежность, прочность и долговечность готовых изделий.