Как влияет химический состав на свойства металлов, сплавов при их обработке давлением

Ряд факторов, таких, как химический состав, скорость деформации, температура металла и проч., оказывают значительное влияние на сопротивление металлов к деформации и их степень пластичности.

Здесь рассмотрим, как химический состав влияет на физические свойства обрабатываемого металла. Итак, высокой пластичностью отличаются чистые металлы, сплавы, создающие твёрдые растворы; неважную пластичность имеют сплавы, создающие механические смеси, а также химические соединения. Обработка давлением приемлема, как для цветных, так и для чёрных сплавов. Из последних сплавов под давлением производятся легированные, углеродистые стали, а из сплавов цветных, как известно, латунь, алюминий, бронза и проч.

И ряд примесей в сплаве ощутимо влияет на сопротивление деформации и на пластичность металла. Главное влияние на характеристики  стали оказывает углерод: чем его больше, тем ниже степень пластичности, и выше сопротивление деформациям. При наличии не более 0,5% C, сталь пластична и легко обрабатывается. Но если углерод превышает в составе 1%, то обрабатывать под давлением металл гораздо труднее.

Практически не отражаются на пластичности стали марганец и кремний, содержащиеся в пределах, которые регламентированы для обычных сталей – 0,8% и 0,35%. Повышение процентного содержания данных элементов в стали делает её менее пластичной, но более не деформируемой.

В составе стали сера находится в качестве соединений – MnS либо FеS – и становится причиной красноломкости стали. Это явление сопутствует эвтектике FеS+Fe на границах зёрен, плавящейся при 985°С. В процессе нагревания стали под прокат, ковку до 1000 - 1200°С происходит плавление эвтектики, что нарушает степень плотности границ зёрен, и в момент деформирования в этих точках появляются трещины. Содержание MnS в стали интервал красноломкости перемещается в направлении высоких температур до 1200°С. Понятно, что такое соединение, как FеS не должно превышать в стали 0,05%.

Элемент фосфор, находящийся в стали в виде феррита становится причиной хладноломкости. Высокое содержание данного элемента повышает уровень сопротивляемости к пластической деформации, затрудняя обработку под давлением. Так что в стали он должен присутствовать не больше 0,04%.

Такие легирующие элементы, как Ni, Mo, V, W, Cr уменьшают степень пластичности металла, повышая уровень сопротивления к деформации, и тем больше, чем выше % углерода в стали.