7581048021

Za domieszki zwykłe stali uważa się mangan, krzem, fosfor, siarkę oraz wodór, azot i tlen, ponieważ te pierwiastki występują zawsze w mniejszej lub większej ilości w przemysłowych gatunkach stali. Zawartość tych pierwiastków w stalach węglowych nie przekracza zwykle następujących granic: Mn do 0,8% (w niektórych gatunkach stali granica ta jest rozszerzona do 1,5%), Si do 0,5%, P do 0,05% (z wyjątkiem stali automatowych), S do 0,05% (z wyjątkiem stali automatowych).

Mangan wprowadza się do wszystkich stali w procesie stalowniczym w celu ich odtlenienia, tj. usunięcia szkodliwego tlenku żelazawego lub związania siarki w MnS, przez co zapobiega się powstaniu FeS, powodującemu powstanie kruchości stali na gorąco. W ilościach (1,0-1,5)% Mn rozpuszczając się zarówno w ferrycie, jak i w cementycie umacnia roztworowo stal, zmniejsza wielkość ziarna ferrytu w wyrobach walcowanych na gorąco oraz zwiększa hartowność. Ponieważ jednak wszystkie stale węglowe mają zazwyczaj mniej więcej taką samą zawartość manganu, to jego wpływ na własności różnych gatunków tych stali jest jednakowy.

Krzem w ilościach do 0,5% jest dodawany do stali podczas jej wytapiania w celu odtlenienia.W ilościach (0,5-1,0)% jest dodawany w celu umocnienia ferrytu. W większych ilościach (0,5-4,5)% powoduje zwiększenie oporu elektrycznego oraz zmniejszenie stratności stali magnetycznie miękkich. Zwiększa również żaroodpomość stali. Krzem stabilizuje bardzo mocno ferryt, dlatego stale zawierające więcej niż 3% Si zachowują strukturę ferrytyczną od temperatury otoczenia do temperatury solidusu. Wpływ krzemu, który rozpuszcza się w ferrycie, jest podobny do wpływu manganu.

Fosfor dostaje się do stali z rud żelaza, które zawierają różne jego ilości. Podczas wytapiania stali fosfor zostaje z niej usunięty w mniejszym lub większym stopniu, zależnie od rodzaju procesu stalowniczego. Fosfor rozpuszczony w ferrycie (graniczna rozpuszczalność w temperaturze pokojowej wynosi ok. 1,2%) zmniejsza bardzo znacznie jego plastyczność i podwyższa temperaturę, w której stal staje się krucha, wywołując tzw. kruchość na zimno. Ten wpływ fosforu jest bardzo wyraźny wówczas, gdy jego zawartość w stali jest większa niż 0,1%. Jednak w stalach przeznaczonych na odpowiedzialne wyroby zawartość nawet 0,05% P jest niebezpieczna i należy jej unikać, ponieważ w czasie krystalizacji stali zachodzi silna segregacja fosforu, wskutek czego w pewnych miejscach zawartość fosforu będzie dość znaczna i będzie powodować kruchość.W zależności od przeznaczenia stali ustala się ostrzejsze wymagania dotyczące zawartości fosforu (np. max 0,025%). Należy zaznaczyć, że w niektórych wyjątkowych przypadkach zawartość fosforu w stali może być pożyteczna. Na przykład w stalach automatowych dodatek ok. 0,1% P polepsza skrawalność, zaś do ok. 0,35% - zwiększa odporność na ścieranie. Przy jednoczesnej zawartości miedzi, fosfor zwiększa odporność stali na korozję atmosferyczną.

Siarka podobnie jak fosfor dostaje się do stali z rud żelaza, a ponadto z gazów piecowych, tzn. z produktów spalania paliwa zawierających dwutlenek siarki (SO2). Siarkę można w znacznej mierze usunąć ze stali, jeżeli stosuje się podczas wytapiana zasadowy proces martenowski lub zasadowy proces elektryczny. W stalach wysokojakościowych zawartość siarki ogranicza się zazwyczaj do 0,02-0,03%. W stali zwykłej jakości dopuszcza się większą zawartość siarki (do 0,05%). Siarka nie rozpuszcza się w żelazie, lecz tworzy siarczek żelazawy FeS, który jest składnikiem eutektyki Fe + FeS o temperaturze topnienia 985°C. Występowanie w stalach tej łatwo topliwej i kruchej eutektyki, rozmieszczonej przeważnie na granicach ziarn, powoduje kruchość stali nagrzanych do temperatury 800°C i powyżej. Zjawisko to nosi nazwę kruchości na gorąco. Wskutek tej wady, stal zawierająca większy procent siarki nie nadaje się do przeróbki plastycznej na gorąco. W stali pojawiają się naderwania i pęknięcia, m.in. dlatego, że podczas nagrzewania poczynając od temperatury 985°C, zachodzi nadtapianie otoczek z siarczku żelazawego wokół ziarn. Z tego powodu należy uważać siarkę za szkodliwą domieszkę stali.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego"

15