И состав карбидной фазы

Влияние легирующих элементов на образование

По типу взаимодействия с углеродом, растворенным в железе, легирующие элементы делятся на графитизирующие - Si, Al, Cu, нейтральные - Со, Ni, которые в стали не образуют карбидов, но и не вызывают графитизации; и карбидообразующие - Fе, Мn, Сr, Мо, W, Nb, V, Zr, Тi (элементы расположены в порядке устойчи­вости их карбидов).

Если в стали имеется несколько легирующих элемен­тов, то сначала образуется наиболее устойчивый кар­бид: например в стали, содержащей элементы Сr, Мо и V, наиболее стойким является карбид ванадия. Если таких карбидообразующих элементов как Мn, Сr, Мо, W в стали мало, то они собственных карбидов не обра­зуют, а растворяются в цементите. Состав цементита тогда записывается формулами типа (Fе, Мn)₃С или (Fе, Сr)₃С и т.д. Марганец может заместить в решетке цементита все атомы железа, хром только 25 % (ат.), молибден лишь около 3 % (ат.), а вольфрам всего 0,8…1,0 % (ат.). Если содержание хрома, молибдена или вольфрама в стали выше определенных концентраций, то при наличии в стали углерода эти элементы образу­ют специальные карбиды. Такие карбидообразующие элементы как Ti, V, Nb, Zr в цементите практически не растворяются, а образуют свои специальные карбиды. Так, в хро­мистых сталях, если содержится не выше 2 % Сr, то об­разуется легированный цементит - (Fе, Сr)₃С, при бо­лее высоком содержании хрома - специальный карбид (Сr, Fe)₇С₃, а в высокохромистых сталях (при содержа­нии более 10…12 % Сr) -специальный карбид (Сr, Fе) ₂₃С₆.

Если в стали содержатся значительные ко­личества вольфрама и молибдена, то они образуют слож­ные карбиды типа Fе₃Мо₃С, Fе₃W₃С (иногда образуются карбиды Fе₂Мо₂С и Fе₂W₂С.

Многие из специальных карбидов способны раство­рять железо: например, в карбиде Cr₇C₃ растворяется до 55 % Fе и образуется карбид (Сr, Fе)₇C₃. В карбиде Cr₂₃C₆ растворяется до 35 % Fе и образует­ся карбид (Сr, Fе) ₂₃C₆.

Все карбиды в легированных сталях делятся на две группы: карбиды со сложными решетками - M₃С, M₇C₃, M₂₃C₆, M₆C легко растворяющиеся в аустените при на­греве стали и карбиды типа МС с простой кубической решеткой или карбиды типа M₂C с гексагональной ре­шеткой. Эти карбиды при нагреве почти не растворяют­ся в аустените. Поскольку карбиды являются очень проч­ными фазами, то от их дисперсности и объемной доли зависит твердость и прочность стали.

Если количество легирующих элементов в стали очень велико, то они могут образовывать с железом интерметалли­ческие соединения, например, такие как Fe₇Mo₆, Fe₇W₆, Fe₃Nb₂,Fe₃Ti. К числу интерметаллических соединений относятся и фазы Лавеса - (Fe₂Nb, Fe₂W, Fe₂Mo, Fe₂Ti и др.). Многие из интерметаллических соединений ока­зывают благоприятное воздействие на упрочнение стали, когда они выделяются в процессе старения. Но к числу интерметаллических соединений относятся и нежела­тельные, вызывающие охрупчивание сталей. Например, s - фаза состава FeCr, присутствующая в хромистых ста­лях, а также c - фаза типа Fe₃CrMo, появляющаяся в сплавах Fе - Сr - Мо с содержанием 8 - 27 % Сr и более 5 % Мо. В присутствии никеля c - фаза выделяется при меньшем содержании молибдена (при 2…3 %).

Дата добавления: 2014-01-05