ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Легирующие элементы в стали из "Металловедение и термическая обработка металлов " Влияние легирующих элементов на полиморфные превращения железа. Все элементы, за исключением углерода, азота, во-рода и отчасти бара , образуют с железом твердые раство1ры замещения. Растворяясь в железе, они влияют на положение точек Аз и Л4, определяющих температурную область существования а- и 7-железа. [c.154] Легирующие элементы по влиянию на температурную о-б-ласть существования полиморфных модификаций железа можно разделить на две группы. [c.154] На рис. 80 приведены диаграммы состояния сплавов Ре—N1 и Ре—Мп, иллюстрирующие описанные изменения в положении критических точек Л3 и Л4. [c.155] Элементы второй группы (Сг, Мо, V, 51, А1 и др.) понижают точку Л4 и повышают точку Л3. Это приводит к тому, что при определенной концентрации легирующих элементов (см. точку у на рис. 79,в) критические точки, а точнее их интервалы Л4 и Лз, сливаются и область 7-фазы полностью замыкается. При содержании легирующего элемента большем, чем указано на рис. 79,в (точка у), сплавы при всех температурах состоят из твердого раствора легирующего элемента в а-железе. Такие сплавы называют ферритными, а сплавы, имеющие лишь частичное превращение, а- — полуферритными. На рис. 80 и 81 приведены диаграммы состояния сплавов Ре—Сг и Ре—V, характерные для этой. группы элементов. [c.155] К этой же группе легирующих элементов надо отнести бор, цирконий, ниобий. Даже при сравнительно небольщом содержании этих элементов они способствуют сужению области у-фазы. Однако вследствие их малой растворимости в железе, прежде чем наступает полное замыкание однофазной области у-фазы, образуются двухфазные сплавы (см. рис. 79,г). [c.157] Углерод чаще повыщает растворимость легирующих элементов в 7-растворе (аустените), сдвигая точку у вправо (см. рис. 79,б). В сплавах с открытой у-областью углерод повыщает устойчивость аустенита до более низких температур, что приводит к сдвигу линий, соответствующих а- 7-превращению (точка хна рис. 79,а) влево. [c.158] Вертикальные разрезы тройной диаграммы равновесия Ре— Мп—С и Р е—Сг—С приведены на рис. 82,а и б. Перитектическое, эвтектическое и эвтектоидное превращения протекают не при постоянной температуре, как в двойных системах, а некотором интервале температур. В системе Ре—Мп—С у-фаза с увеличением содержания марганца существует и в области более низких температур. В системе Р е—Сг—С с возрастанием концентрации хрома область существования у-фазы сужается. Состав карбидной фазы (К) в марганцовистых сталях соответствует (Ре, Мп)зС, в котором часть атомов железа замещена атомами марганца. В хромистых сталях образуются специальные хромистые карбиды, состав и структура которых зависит от содержания углерода и хрома. При низком содержании углерода и высоком содержании хрома образуются ферритные стали не претерпевающие полиморфного превращения (рис. 82,6). [c.158] Легирующие элементы оказывают большое влияние на эвтек-тоидную концентрацию углерода (точка 5 диаграммы состояния Р е—С) и предельную растворимость углерода в у-железе (точка Е на рис. 72). Такие элементы, как N1, Со, , Сг, Мп, точки 8 я Е сдвигают влево в сторону меньщего содержания углерода. Ванадий, титан, ниобий, наоборот, повыщают концентрацию углерода в эвтектоиде. Это объясняется тем, что составы феррита и карбидов в эвтектоиде (перлите) иные, чем в двойных железоуглеродистых сплавах. Соответственно из-за изменения состава аустенита изменяется и растворимость в нем углерода. [c.158] Влияние легирующих элементов на свойства феррита и аустенита. Как видно из рис. 83, легирующие элементы, растворенные в феррите, повышают его предел прочности (рис. 83,а), не изменяя существенно относительного удлинения (рис. 83,6), за исключением марганца и кремния при содержании их 2,5— 3,0%. [c.158] Наиболее сильно упрочняют феррит, кремний, марганец и никель. Остальные элементы сравнительно мало изменяют прочность феррита. [c.158] Повышение твердости происходит вследствие наклепа феррита в процессе превращения протекающего с увеличением объема. Наклеп, вызываемый фазовыми превращениями, называют фазовым наклепом. [c.160] При нагреве закаленного феррита до 500—550°С протекают сначала процессы возврата, а затем и рекристаллизации, последний процесс приводит к образованию зернистого строения и снижению твердости. [c.160] Вследствие трудности переохлаждения до низких температур легированного молибденом, вольфрамом и другими элементами у-раствора он не претерпевает мартенситного превращения и поэтому не упрочняется при закалке. [c.160] Легирующие элементы, растворяясь в у-железе, повышают прочность аустенита при нормальной и высоких температурах. Для аустенита характерны низкий предел текучести при сравни-тельао высоком пределе прочности. Аустенит парамагнитен, обладает большим коэффициентом теплового расширения. Аустенит легко наклепывается, т. е. быстро и сильно упрочняется под действием деформации. [c.161] Гуляев показал, что активность этих элементов как кар-бидоо бразователей тем сильнее, а устойчивость карбидов против диссоциации и растворения при нагреве в аустените тем больше, чем менее достроена электронная -подгруппа соответствующего металла переходных групп. При введении например, ванадия в сталь, содержащую хром и молибден, более сильный карбидообразующий элемент ванадий при отсутствии достаточного количества углерода отнимает его сначала от карбида хрома, а затем от карбида молибдена. Хром и молибден в этом случае переходят в твердый раствор. [c.161] При малом содержании в стали таких карбидообразующих элементов, как Мп, Сг, У и Мо, последние растворяются в цементите, замещая в нем атомы железа. Состав цементита в этом случае может быть выражен формулой (Ре, М)зС, где М — легирующий элемент. Так, при растворении марганца в цементите образуются карбид (Ре, Мп)зС, цри растворении хрома — карбид (Ре, Ст)зС. [c.161] Марганец может заместить в решетке цементита все атомы железа (РезС- -МпзС), хром—до 25% (ат.), молибден — до 3% (ат.) и вольфрам лишь до 0,8—1,0% (ат.). Более сильные карбидообразующие элементы (Т1, V, N5, 2г) практически не растворяются в цементите и образуют самостоятельные специальные карбиды. [c.161] При повышенном содержании хрома, вольфрама, молибдена в зависимости от содержания углерода в стали могут образовываться специальные карбиды. На рис. 84 приведены изотермические сечения (при 20°С) части тройных диаграмм состояния Ре— С—Сг, Ре—С—Мо и Ре—С— , где показаны фазовые области, где существуют разные карбидные фазы. [c.161] Если содержание хрома не превышает 2%, то образуется легированный цементит (Ре, Сг)зС. При повышенном содержании хрома образуется специальный карбид (Сг, Ре)7Сз. При еще больших содержаниях хрома ( 10—12%) образуется карбид (Сг, Ре)2зСб (рис. 84,а). [c.162] Вернуться к основной статье