Красноломкость металлов
Красноломкость — это свойство некоторых металлов проявлять хрупкость при обработке давлением на повышенных температурах. Красноломкость обусловливается главным образом распределением некоторых примесей (меди, серы) по границам зёрен металла.
В качестве примера можно рассмотреть стали. Содержание серы в сталях промышленных марок составляет обычно 0.015-0.050 %. Сера образует с железом легкоплавкое соединение FеS, обычно располагающееся вокруг зерен, закристаллизовавшихся ранее. При горячей механической обработке (ковка, прокатка) FeS плавится, что вызывает потерю связи между зернами стали, и изделие разваливается на части. Всему виной красноломкость.
Таким образом, одним из основных механизмов красноломкости является образование на границах зерен фаз, плавящихся при температурах обработки давлением (850- 1200° С). Температура плавления меди составляет всего 1084° С, ее сульфида – 1100° С, образование других легкоплавких медесодержащих фаз в стали маловероятно.
При комнатной и близких к ней температурах включения сульфидов понижают механические свойства стали, характеризующие пластичность (относительные сужение и удлинение) и ударную вязкость. В литом металле это влияние может проявляться во всех направлениях. В катаных или кованых стальных изделиях, где сульфидные включения вытянуты в виде строчек в направлении горячей пластической деформации, отрицательное влияние серы в стали проявляется лишь в направлении, поперечном к линии вытяжки в процессе этой деформации.
О противоположном явлении вы можете узнать по ссылке – хладноломкость.
Для предотвращения красноломкости в перлитные стали добавляют марганец. Он заметно повышает прочность металла, практически не снижает пластичность, резко уменьшает красноломкость и негативное влияние серы. Сера при этом находится в материале в виде тугоплавкого сернистого марганца MnS (температура плавления 1620° С).
Для этих же целей в состав аустенитной стали добавляют молибден.
Для технически чистого железа температура красноломкости находится в пределах 850— 1150°, поэтому горячую деформацию следует начинать при 850° либо производить при 1250—1300°, прерывая ее при охлаждении железа в интервале 850—1150°.
На красноломкость также влияют алюминий, титан, цирконий, кальций, магний и редкие элементы, способствующие образованию тугоплавких сульфидов, располагающихся в структуре стали в виде цепочек или отдельных включений. Следует иметь в виду, что низкоплавкие сульфиды располагаются, как правило, по границам зерен, вызывая красноломкость стали.
Практикой металлургического производства установлено, что отношение концентраций марганца и серы, необходимое для получения высокой технологической пластичности металла, обеспечивающей горячую обработку давлением без возникновения красноломкости, равно 10—20 для стали с содержанием серы до 0,05%.
