Влияние кислорода на свойства стали

Изучение особенностей растворения О, О2 в железе способно раскрыть взаимодействия его со сталью, основой которой является железо.

Железо с кислородом образует три оксида:

2Fe + O2 ↔ 2FeO (закись, содержащая 22,7% О2).

6FeO +O2 ↔ 2Fe3O4 (закись-окись, содержащая 27,64% О2).

4Fe3O4 + O2 ↔6Fe2O 3 (окись, содержащая 30,06% О2).

Из них только закись FeO растворима в железе и наиболее сильно влияет на его свойства. Остальные оксиды в железе не растворяются, могут присутствовать только в виде включений и легко разлагаются при высоких температурах.

Растворимость кислорода:

при температурах от комнатных до 300º составляет 0,001%;

при температуре плавления составляет 0,16%.

Наличие в стали легирующих элементов влияет на растворимость кислорода (С и Si сильно сжимают растворимость О2). Кислород может окислять легирующие элементы:

С + О → СО;

Мn + O → MnO;

Si + 2O → SiO2.

Закись железа может взаимодействовать с легирующими элементами:

FeO + C ↔ CO + Fe;

FeO + Mn ↔ Mn + Fe;

2Fe O + Si ↔ SiO2 + 2Fe.

Кислород в стали ухудшает все свойства: пределы прочности σ_в и текучести σ_т, относительное удлинение δ,% и ударная вязкость α.

С ростом кислорода:

1) уменьшается стойкость против коррозии;

2) растет склонность к старению;

3) при О2 >0,08% возникает хладно и красноломкость;

4) усиливается рост зерен при нагреве;

5) ухудшается обрабатываемость резанием и ковка;

6) понижается магнитная проницаемость и увеличивается электрическое сопротивление.