Влияние легирующих элементов на превращения в сталях

ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ

Легирование - целенаправленное изменение состава материала путем введения легирующих элементов для изменения структуры и получения требуемых свойств.

Все элементы, которые растворяются в железе, влияют на температурный интервал существования его аллотропических модификаций, т.е. сдвигают точки А₃ и А₄ по температурной шкале (рис.14.1). Элементы, которые только растворяются в феррите или цементите, не образуя специальных карбидов, оказывают лишь количественное влияние на процессы превращения. Карбидообразующие элементы вносят не только количественные, но и качественные изменения в кинетику изотермического превращения.

Рис. 14.1. Влияние легирующих элементов на полиморфизм железа: а – Ni, Mn (аустенитные); б – Mn; в – V, Si, Al, Cr, W, Mo (ферритные); г – B, Zn, Nb

Легирующие элементы оказывают большое влияние на положение точек S (0,8 % С) и E (2,14 % С) диаграммы «железо-цементит» (рис. 7.1):

Ni, Co, W, Cr, Mn снижают, а V, Ti, Nb повышают.

Легирующие элементы в стали могут быть в твердом растворе, карбидной фазе или в виде интерметаллических соединений и влияют на свойства феррита и аустенита по мере увеличения их содержания в сталях (рис. 14.2).

Рис. 14.2. Влияние легирующих элементов на свойства феррита

При высоком содержании легирующих элементов часто образуются интерметаллические соединения: Fe₇Mo₆, Fe₂Mo₆, Fe₂W, Fe₇W₆; силициды: FeSi, Fe₃Si, Fe₅Si₃ (η - фаза), Fe Cr (σ - фаза).

По отношению к углероду легирующие элементы делятся на три группы:

- графитизирующие - Si, Ni, Си, Al;

- нейтральные - Со;

- карбидообразующие (по возрастающей степени сродства к углероду и устойчивости карбидных фаз располагаются в следующем порядке: Fe → Mn → Cr → Mo → W→ Nb → V → Zn → Ti).

При малом содержании Mn, Сr, W, Mo карбидообразующие растворяются в цементите и образуют легированный карбид типа (FeMn)₃С; (FeCr)₃С. Более сильные карбидообразующие - Ti, Zn, V, Nb - образуют специальные карбиды (TiС, NbС, ZnС, VС).

Карбиды в легированных сталях можно разделить на две группы: карбиды типа (М - металл) - М₃С₂, М₇,С₃, M₂₃C₆ и M₆C (M₄C), которые легко растворяются в аустените при нагреве и карбиды типа MC (TiС, NbС, ZnC), W₂C и Мо₂C, являющиеся фазами внедрения и которые в реальных условиях не растворяются в аустените.

Все карбиды обладают высокой температурой плавления и высокой твердостью. Чем дисперснее карбиды, тем выше прочность и твердость.

Дата добавления: 2014-01-06