Десульфурация стали. Сера в стали
Железо и сера обладают неограниченной растворимостью в жидком состоянии и очень малой растворимостью в твердом состоянии. При понижении температуры железа после кристаллизации растворимость серы составляет:
- 1365 oС – 0.05%
- 1000 oС – 0.013%
- 20 oС – 0.002 – 0.003 %.
Вследствие снижения растворимости во время кристаллизации и охлаждения стали сера выделяется из раствора в виде сульфидов железа FeS и оксисульфидов железа FeS-FeO. Выделение включений в конце затвердевания, когда имеются уже сформировавшиеся кристаллы, и даже в твердом состоянии при охлаждении приводит к тому, что они располагаются по границам зерен, ослабляя их связь и ухудшая свойства металла.
Сульфиды железа отрицательно влияют на хладостойкость стали. С увеличением содержания серы повышается порог хладноломкости и понижается ударная вязкость при низких температурах.
При температурах горячей обработки металла давлением (850 - 1200oС) сера вызывает понижение технологической пластичности стали, называемого красноломкостью (потеря пластичности при температурах красного каления). Красноломкость проявляется в образовании рванин и трещин во время обработки давлением вследствие оплавления оксисульфидов и сульфидов по границам зерен.
Включения сульфидов и оксисульфидов железа снижают механические свойства стали – пластические (относительное сужение и удлинение) и сопротивление хрупкому разрушению (ударную вязкость). В литом металле это отрицательное влияние проявляется во всех направлениях одинаково. В катанных или кованных стальных изделиях, сульфидные включения вытянуты в направлении горячей пластической обработки. Поэтому и отрицательное влияние будет разным в зависимости от направления прилагаемых усилий относительно расположения строчек включений. Такое явление называется анизотропией свойств.