Ближайшие возможные перспективы развития чугуна и стали, страница 3

Таким образом, опираясь на ведущую роль водорода в формировании свойств доменного чугуна, можно считать, что он станет весьма перспективным материалом.

Углеродистая сталь. Именно на ее примере изучалось и изучается различное влияние водорода и азота, которые вводят в нее специально, как бы насильственно. Поскольку в углеродистой стали из двух фаз (феррит и цементит) основной является цементит, то его количество, форма и характер распределения определяют все ее естественные свойства. В этом случае важнейшим является вопрос о цементите. До настоящего времени общепринятым является мнение, что цементит – это химическое соединение железа с углеродом (Fe₃C). Если это так, то совершенно непонятно резкое различие в термической стойкости цементита первичного Fe₃C_I, цементита вторичного Fe₃C_II и цементита третичного Fe₃C_III. В этом случае не должна определять свойства химического соединения температура, при которой оно выделяется. Каждое вещество при стехиометрическом составе должно иметь свои четко определенные свойства. Водородная платформа черной металлургии предусматривает следующее. Основная фаза в углеродистой стали есть Fe₃ (C H N O). Пионером в этом плане является Л.С. Ляхович, который считал: «В карбиде железа Fe₃C, как уже указывалось, ограниченно растворены скрытые примеси – кислород и азот. Следовательно, более правильной формулой цементита с этих позиций будет Fe₃(C N O)» [22]. Именно поэтому увеличивается термическая стойкость цементита от третичного до первичного, т. к. повышается в нем количество азота и кислорода. Общеизвестно, что из трех (H, N, O) элементов азот и кислород повышают температурную стойкость веществ, а водород – снижает. Находясь на такой позиции следует, что при деформации и термической обработке углеродистой стали компоненты цементита в различной мере могут переходить в железо, образуя твердый раствор углерода, водорода, азота и кислорода в g-Fe (аустенит). Такой легированный аустенит при закалке превращается в легированный мартенсит. Отсюда объективная формулировка того, что определяет структуру и свойства любой стали: мартенсит есть пересыщенный твердый раствор элементов внедрения (C, H, N, O) в основе. В данном случае в железе. Такое определение мартенсита соответствует тому факту, что давно уже известно более 300 систем, где происходит мартенситное превращение, а железа и углерода там нет [23]. Однако до сих пор в учебной литературе по железным сплавам упорно живет формулировка – мартенсит есть пересыщенный твердый раствор углерода в a-Fe. Это было правильно на заре становления науки о металлах, а сейчас это путы, которые мешают идти вперед. Таких примеров в железных сплавах много и благодаря им родилось и до сих пор процветает легирование, хотя ресурс свойств углеродистой стали далеко еще не выработан. Исходя из вышеизложенных представлений, нами разработан ряд приемов деформации труднодеформируемых металлов и сплавов, а также термической обработки. С их помощью можно получить такое сочетание прочности и пластичности, такую коррозионную стойкость и такие физические свойства, которые ранее получались только с помощью легирования. Например, в [24] приведены результаты по термоциклированной тонколистовой углеродистой стали с 0,13%С. Эта сталь имеет малые потери на перемагничивание, высокую коррозионную и трещиностойкость. С помощью изложенных представлений в условиях ОАО «ЗСМК» получена сварочная проволока из стали 08А, которая дает по качеству такие же сварные соединения, которые обычно получаются при использовании проволоки из стали 08Г2С [25].

В таблице приведены некоторые результаты по малоуглеродистой стали, которая традиционно считается совершенно не упрочняемой при закалке и пригодной для эксплуатации лишь в качестве цементуемой.

Таблица

Влияние закалки (950°С, 0,5 ч, вода) на механические свойства малоуглеродистой стали

Результаты заводских испытаний показывают, что такая сталь может иметь большое будущее в качестве легко штампуемой и в отличие от остальных – упрочняемой при закалке. Например, при содержании углерода 0,07% и закалки в воду она способна приобретать HRC 36¸42.