К основным технологическим свойствам стали относятся:
1) свариваемость стали. При нагреве сталь постепенно размягчается, а при
температуре 1300—1400° С становится тестообразной. Если два куска стали,
нагретых до тестообразного состояния, сложить вместе и сжать под прессом
или молотом, то они соединятся в одно целое или, как говорят, сварятся;
2) закаливаемость стали. Сталь, нагретая до температуры 750—900°
(температура нагрева зависит от состава стали) и быстро охлажденная в
воде или масле, становится более твердой и хрупкой. Процесс,
сопровождающийся изменением структуры (т. е. строения) стали, называется
закалкой.
Чем больше в стали содержание углерода, тем лучше она закаливается.
Сталь с содержанием углерода до 0,15% не закаливается и, наоборот, лучше
закаливается сталь с содержанием углерода более 0,5%. Отдельные
элементы, входящие в состав стали, влияют на свойства ее следующим
образом.
Углерод (С). С увеличением в стали содержания углерода увеличиваются ее
твердость, прочность и закаливаемость, но понижаются ковкость и
теплопроводность. Чем больше в стали углерода, тем медленнее ее надо
нагревать. Сталь с содержанием углерода до 1,4% хорошо куется и
прокатывается.
Кремний (Si) повышает прочность и упругость стали, но понижает вязкость
и свариваемость. В стали машиностроительных сортов кремния обычно
содержится от 0,2 до 0,4%'. Заметного влияния на ковкость кремний не
оказывает.
Марганец (Мn). В обычных сортах углеродистых сталей марганца содержится
от 0,2 до 1 %, а в специальных сортах до 14%. Марганец повышает
сопротивляемость удару, прочность, уменьшает истирание, понижает вредное
влияние серы. С увеличением содержания марганца понижается
теплопроводность и свариваемость. Марганец способствует перегреву стали
и появлению трещин. Чем больше в стали марганца, тем медленнее ее нужно
греть; чтобы избежать перегрева и пережога марганцовой стали, необходимо
тщательно следить за температурой нагрева и выдержкой при высоких
температурах. Правильно нагретые заготовки или слитки из марганцовой
стали куются хорошо.
Никель (Ni) увеличивает пластичность, вязкость и прочность стали. Никель
не влияет на ковкость стали, но при нагреве никелевых сталей образуется
окалина, которая прочно удерживается на поверхности заготовки. Окалина
может заковываться в деталь и тем самым понижать ее механические
качества.
Хром (Сr) повышает твердость, прочность и упругость стали, но понижает
вязкость и теплопроводность. При ковке литого слитка структура хромистой
стали плохо поддается разрушению. Для получения в поковке мелкозернистой
структуры нужна большая проковка при высокой температуре. Хромистая
сталь при температуре 1150—850° С куется удовлетворительно, а при низких
температурах (ниже 850° С) твердость поверхности ее резко возрастает,
отчего могут появляться трещины.
Молибден (Мо) добавляется в сталь вместе с никелем sr хромом. В сталях
различных марок молибдена содержится до 0,45% и редко до 1%. В сплаве с
хромом и никелем молибден повышает прочность и вязкость стали, но
понижает теплопроводность. Чем больше в стали молибдена, тем медленнее
ее надо греть, так как наличие молибдена сильно повышает
чувствительность стали к перегреву. Молибденовые стали требуют
интенсивной проковки на более мощных, прессах или молотах, чем прессы и
молоты, на которых куются углеродистые стали. Охлаждать поковки из
молибденовой стали нужно медленно, строго по-технологическому процессу,
так как молибденовая сталь принимает воздушную закалку и предрасположена
к образованию трещин.
Ванадий (V). В сталях, применяемых в машиностроении,, ванадия обычно
содержится до 0,3% и редко до 1%. Ванадий повышает прочность и упругость
стали, способствует образованию мелкозернистой структуры слитков.
Содержание ванадия в стали улучшает ее ковкость и препятствует
перегреву.
Вольфрам (W) повышает твердость и прочность стали, незначительно
понижает вязкость и уменьшает теплопроводность. Ковка вольфрамовой стали
при низких температурах вызывает трещины. Вольфрамовые стали нужно греть
медленнее, чем углеродистые, а ковать при более высоких температурах.
Сера (S) — вредная примесь в стали, но в то же время является таким
элементом, который переходит в сталь при ее плавке. Серы в стали должно
быть как можно меньше. В сталях, применяемых, для изготовления особо
ответственных деталей, содержание серы не должно превышать 0,02—0,03%, а
в обычных сталях 0,045—0,055%. Повышенный процент серы в стали приводит
к красноломкости. Если такую сталь нагреть до красного каления, то она
становится хрупкой, во время ковки дает трещины и разрушения. При
обычной температуре сера, содержащаяся в стали, понижает ее прочность.
Фосфор (Р). В отличие от серы фосфор сообщает стали холодноломкость, т.
е. вызывает хрупкость при комнатной температуре. Фосфора в сталях, из
которых изготовляются ответственные детали, не должно быть больше
0,03—0,04%. Чем больше сталь содержит углерода, тем больше может быть
фосфора. Холодноломкость стали часто обнаруживается при правке и гибке
изделий во время морозов в неотапливаемом помещении.