ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние легирующих элементов на свойства стали из "Металловедение " Легирующими называют элементы, специально вводимые в сталь в определенных количествах для придания ей определенной структуры и свойств. Легирующими могут быть и постоянные примеси в сталях — марганец и кремний, если их количество превышает обычное содержание в углеродистых сталях и если их вводят в стали специально. [c.156] в которые для получения требуемых свойств специально вводят легирующие элементы, называются легированные сталями. [c.156] Например, сталь с 0,2% V является сталью, легированной ванадием. В то же время сталь с 0,6% Мп, вводимого в нее для раскисления в процессе производства, не относится к легированным сталям, так как обычное содержание марганца в углеродистой стали не превышает 0,6—0,8%. Если же содержание марганца повысить до 2,5%, то такая сталь будет называться легированной марганцовистой сталью. [c.156] Назначение легирования повышение прочности стали без применения термической обработки путем упрочнения феррита, растворением в нем легирующих элементов повышение твердости, прочности и ударной вязкости в результате увеличения устойчивости аустенита и тем самым увеличения прокаливаемости придание стали специальных свойств, из которых для сталей, идущих на изготовление котлов, турбин и вспомогательного оборудования, особое значение имеют жаропрочность и коррозионная стойкость. [c.156] Легирующие элементы могут растворяться в феррите или аустените, образовывать карбиды, давать интерметаллические соединения, располагаться в виде включений, не взаимодействуя с ферритом или аустенитом, а также с углеродом. В зависимости от того, как взаимодействует легирующий элемент с железом и углеродом, он по-разному влияет на свойства стали. [c.156] В феррите в большей или меньшей степени растворяются все элементы. Это упрочняет сталь без термической обработки. При этом твердость и предел прочности возрастают, а ударная вязкость обычно снижается. Только хром (до 1%) и никель повышают ударную вязкость феррита. Никель оказывает наиболее эффективное действие одновременно с упрочнением феррита он резко повышает его ударную вязкость при комнатной и особенно минусовых температурах. [c.156] Элементы второй группы (хром, кремний, молибден, ванадий, вольфрам, титан и алюминий) уменьшают устойчивость аустенита и повышают устойчивость феррита. Они снижают критическую точку Л4 и повышают А3. Тем самым они способствуют сокращению аустенитной области. Влияние этих элементов на полиморфные превращения характеризует диаграмма состояния, представленная на рис. 88, б. По оси абсцисс на диаграмме состояния показано содержание элемента, повышающего устойчивость феррита (возрастает слева направо). Если содержание этих элементов в стали превышает определенный процент, то сталь от комнатных температур до линии солидуса будет иметь структуру феррита. Такая сталь называется ферритной. [c.157] Легирующие элементы, расположенные в периодической системе левее железа, образуют карбиды более стойкие, чем карбид железа — цементит. При легировании стали карбидообразующими элементами в ее структуре образуются включения карбидов. Легирующие карбидообразующие элементы могут образовывать самостоятельные карбиды или замещать железо в карбиде железа—цементите. При избытке карбидообразующих элементов по отношению к углероду эти элементы входят в твердый раствор. В качестве карбидообразующих элементов часто применяют хром, вольфрам, ванадий, молибден, титан, ниобий. Карбидные включения упрочняют сталь и повышают ее твердость. [c.158] Легирующие элементы очень сильно влияют на изотермический распад аустенита. Все элементы, кроме кобальта, замедляют изотермический распад аустенита и повышают тем самым прокаливаемость. Они как бы сдвигают вправо С-образную кривую на диаграмме изотермического распада аустенита. [c.158] Карбидообразующие элементы вызывают изменение формы С-образной кривой. Они сильно замедляют превращение аустенита при 400—500° С, когда обычно при этих условиях в углеродистых сталях наблюдается минимальный инкубационный период и максимальная скорость распада. При 300—400° С карбидообразующие легирующие элементы замедляют распад в меньшей степени. Диаграмма изотермического распада приобретает характерное очертание с двумя максимумами (рис. 89, б). Как и на рис. 89, а. [c.159] Следует отметить, что карбидообразующие элементы замедляют распад аустенита и повышают прокаливаемость только тогда, когда они растворяются в аустените. [c.159] При повышении температуры нагрева под закалку труднорастворимые карбиды могут быть переведены в раствор в аустените. В этом случае аустенит обогатится углеродом, исчезнут готовые центры распада аустенита и прокаливаемость возрастет. [c.160] В качестве примера можно привести сталь с 2% V. Карбиды ванадия очень плохо растворяются в аустените. При температуре нагрева под закалку до 950° С карбиды не растворяются. В результате критическая скорость закалки повысится вдвое, а прокаливаемость понизится. Если же температуру нагрева увеличить до 1100° С, то карбиды растворяются и прокаливаемость увеличивается. [c.160] Легирующие элементы не изменяют природы мартенситного превращения, но они влияют на положения прямых начала и конца мартенситного превращения. Большинство легирующих элементов снижает температуру начала мартенситного превращения. Особенно эффективно действует марганец. Алюминий и кобальт представляют исключения они повышают температуру М . Кремний почти не влияет на нее. В том же направлении, что и М под влиянием легирующих элементов, смещается температура конца мартенситного превращения М . [c.160] Все легирующие элементы, кроме марганца, препятствуют росту аустенитного зерна. Марганец способствует росту зерна. [c.160] Легирующие элементы не оказывают заметного влияния на превращения, происходящие в закаленной стали при температуре ниже 150° С. Но они сильно замедляют превращения, происходящие при температуре выше 150° С. Легированный мартенсит устойчивее нелегированного. Карбиды цементит с растворенными в нем карбидообразующими элементами менее склонны к коагуляции, чем чистый цементит. Карбидообразующие элементы особенно сильно замедляют превращения, происходящие при отпуске. Легирующие элементы, не образующие карбидов, также затрудняют отпуск закаленной стали, но влияние их обычно слабее. Наиболее сильно из элементов, не образующих карбидов, влияет кремний. Отпуск закаленной легированной стали приходится проводить при более высоких температурах и длительность выдержки увеличивать. [c.160] Вернуться к основной статье