Углеродистые конструкционные стали

Из всех материалов, применяемых в настоящее время и прогнозируемых в будущем, только сталь позволяет получать сочетание высоких значений различных механических характеристик и хорошую технологичность при сравнительно невысокой стоимости. Поэтому сталь является основным и наиболее распространенным конструкционным материалом.

Углеродистая сталь наряду с железом и углеродом содержит марганец (0,1—1,0%), кремний (до 0,4%) и вредные примеси (фосфор, серу, газы — несвязанный азот и кислород).

Марганец (повышает прочность и практически не снижает пластичности стали) и кремний (повышая предел текучести снижает способность стали к холодной пластической деформации) являются технологическими примесями, переходящими в сталь в процессе ее раскисления.

Фосфор, растворяясь в феррите, увеличивает пределы текучести и прочности, но уменьшает пластичность, особенно при низких температурах (хладноломкость), и вязкость. Причем снижение вязкости тем значительнее, чем больше в стали углерода. Содержание фосфора в стали не более 0,04−0,07%.

Сера образует с железом химическое соединение FeS, которое практически не растворимо в твердом состоянии, но растворимо в жидком металле с образованием эвтектики при 988 °C. При кристаллизации она преимущественно располагается, но границам зерен, и при нагреве стали до температур обработки давлением (1000—1200 °С) в местах ее расположения возникают надрывы и трещины (красноломкость). Сера также ухудшает свариваемость и коррозионную стойкость, поэтому ее содержание в стали не превышает 0,04—0,06%.