Превращения в железе

Влияние легирующих элементов на полиморфные

Легирующие элементы при растворении в железе обра­зуют твердые растворы замещения и поэтому смещают положения точек A₃ и A₄, определяющих температурную область существования a - и g - фаз. По влиянию на по­ложение точек полиморфного превращения железа, леги­рующие элементы можно разделить на две группы:

1) элементы, понижающие точку A₃ и повышающие A₄, т. е. расширяющие область существования g - фазы и сужающие a - область.

Рис. 58. Схемы диаграмм состояния Fe c Mn, Ni, Cu (а)

и с Cr, W, Si, Mo, V, Ti, Ta, Nb, Zr (б)

К числу этих элементов относятся никель и марганец. На рис. 58, а приведена диаграмма, характерная для сплавов железа с легирующими элементами этой груп­пы. Из диаграммы видно, что если концентрация леги­рующего элемента выше точки, отмеченной на диаграм­ме точкой Х₁, то во всей области температур сплавы будут иметь g - структуру. Такие сплавы называют аустенитными. Если в сплавах происходит частичное превра­щение a ® g, то их называют феррито-аустенитными. К числу элементов, которые расширяют g - область отно­сятся также медь, углерод и азот. Но в этом случае од­нофазная область существования g - фазы не наблюдается, и диаграммы относятся к типу диаграмм с эвтектоидной точкой, ниже которой g - фаза не существует;

2) легирующие элементы, которые повышают точку A₃ и сни­жают A₄. Это приводит к замыканию области существо­вания g - фазы (рис. 58, б).

При содержании легирующего элемента выше концентрации, от­меченной буквой Y₁ на оси абсцисс, сплавы во всей температурной об­ласти правее Y₁ имеет a - решетку. Такие спла­вы называются ферритными. Если концен­трация легирующего элемента в сплаве та­кова, что может проис­ходить лишь частичное a ® g - превращение, то сплавы этого типа на­зываются полуферритными, например, сплавы, расположенные между точками Y₁ и Y₀. на рис. 58, б. К числу легирующих элементов второй группы относят­ся Cr, W, Mo, V, Si, Al.

К этой же группе относятся бор, цирконий, ниобий, которые способствуют сужению g -области даже при небольших содержаниях этих элементов.

Но так как они мало растворяются в железе, то раньше, чем полностью замыкается g - область, образуются двух­фазные сплавы.

При введении в сталь одновременно нескольких ле­гирующих элементов их влияние на существование a - и g - областей не всегда суммируется.

Более того, их влияние может быть противоположным тому, которое проявляется в двойном сплаве. Так хром при введении его одновременно с никелем не сужает, а расширяет g - область. Углерод чаще всего повышает растворимость легирующих элементов в g - твердом рас­творе. Он повышает устойчивость аустенита до более низких температур, а также смещает линии a ® g -превращений в сторону меньших содержаний легирующего элемента.

Смещение линий (GS, SЕ и др.) при легировании приводит к смещению эвтектоидной концентрации угле­рода (т.е. точки S на диаграмме Fе - С) и предельной растворимости углерода в g - Fe (точка Е). Такие легирующие элементы как Ni, Со, Si, W, Сr, Мn снижа­ют предельную растворимость углерода (точку Е) и сдвигают эвтектоидную точку (S) в сторону меньших концентраций углерода. Такие элементы, как Ti, V, Nb, наоборот, повышают концентрацию углерода, соответст­вующую эвтектоидной. Это связано с изменением и со­ставом карбидов и феррита в эвтектоиде.

Дата добавления: 2014-01-05