Вплив карбону в сплавах на основі феруму. Майже всі вироблені в промисловості сплави на основі феруму мають в своєму складі карбон. Залежно від умов отримання карбон в сплаві може бути:

• розчинений в залізі;
• хімічно зв’язаний з ферумом в ферум карбіді – цементит Fe₃C;
• розподілений в залізі у вигляді кристаликів графіту.

При максимальному вмісті (6,67%) весь карбон в сплаві з ферумом знаходиться в формі цементиту. Властивості сплаву на основі феруму при підвищенні вмісту карбону істотно змінюються:

• знижується здатність до деформації;
• підвищується твердість і крихкість;
• максимально збільшується еластичність;
• досягає мінімуму температура плавлення (1145*С при 4,28% C);
• знижується гнучкість, вальцювання і зварюваність, засновані на здатності металу деформуватися в стані розм’якшення до досягнення температури плавлення;
• поліпшуються ливарні властивості, оскільки стан рідкотекучості металу досягається при більш низькій температурі;
• з’являється і збільшується ступінь залишкового магнетизму.

Види сплавів феруму з карбоном. Залежно від вмісту карбону сплави на основі феруму поділяють:

• нелегіровані сталі (вміст карбону 0,02 – 2,06%), це тверді, еластичні, стійкі до деформації сплави, що мають меншу схильність до кування з більш низькою температурою плавлення, ніж для чисте залізо; при вмісті карбону більше 0,2% твердість сплаву може бути збільшена загартуванням; добре піддається вальцюванню і зварюванню, при відносно високих температурах добре ллється (ливарна сталь);
• чавуни (вміст карбону > 2,06%, має багато домішків), це дуже тверді, крихкі і нестискувані сплави, руйнуються при згинанні, поштовхах і ударах, при вмісті карбону близько 4,5% мають більш низьку температуру плавлення, ніж сталей, добре відливаються, але не піддаються зварюванню та прокатці.

Вплив домішок на сплави феруму. Домішки (легуючі домішки) спеціально вводять в сталь і чавун, щоб надати сплавам різні технічно корисні властивості. Розрізняють неметалічні домішки (S, P, N, H, Si) – так звані супутники феруму (гідроген потрапляє в сплав на основі феруму при травленні), які, добре в ньому утримуються. Фосфор, зокрема, покращує ливарні властивості, знижуючи в’язкість сплаву; силіцій сприяє, при зниженні температури, виділенню карбону у формі графіту (утворюються сірі чавуни), а манган – виділенню карбону у формі цементиту (утворюються білі чавуни); металічні домішки (Mn, Ni, Cr, рідше V, Mo, W, Ti, Co).

Чавун

Чавун – це сплав на основі феруму, що містить карбон більш 2,06% з вмістом домішок силіцію, мангану, фосфору, сульфуру та ін.

Види чавунів. Залежно від застосування чавуну його поділяють на:

• переробний чавун – швидко застигає, сплав багатий Mn, використовується для отримання сталей і ковкого чавуну;
• ливарний чавун – повільно застигає, сплав багатий Si, використовується в чавунно-ливарному виробництві.

Залежно від ступені графітизації чавун розділяють на:

• сірий чавун, в якому карбон перебуває у вигляді графіту;
• білий чавун, в якому карбон перебуває у вигляді цементиту Fe₃C.

Сталь

Сталь – це сплав на основі феруму з вмістом карбону від 0,02 до 2,06%.

Види сталей:

• нелеговані сталі, крім карбону містять невеликі кількості інших домішок (< 0,5% Si, < 0,8% Mn, < 0,09% P, < 0,06% S), застосовують нелеговані сталі як конструкційні матеріали; є також нелеговані, але цементовані сталі або поліпшені за певними характеристиками сталі;
• низьколеговані сталі, містять менше 5% легуючих домішок, застосовують як інструментальні матеріали;
• високолеговані сталі, крім карбону містять більше 5% легуючих домішок, застосовують як корозійностійкі конструкційні матеріали, для виготовлення швидко-різальних інструментів і т.д.

Вплив легуючих домішок – металів.

Хром в складі сплаву на основі феруму, підвищує твердість, здатність до деформації розтягування, зносо- і термостійкість, хімічну корозійну стійкість сталі; при вмісті хрому більше 12,5% Cr сталь не піддається корозії.

Нікол в складі сплаву на основі феруму, підвищує гнучкість, здатність до деформації розтягування і твердість сталі.

Манган в складі сплаву на основі феруму підвищує загартованість, зносостійкість і гнучкість сталі.

---