ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Легированные стали и влияние условий эксплуатации на их свойства Влияние легирующих элементов на свойства стали из "Металловедение " В последние годы разработан новый способ изготовления высокопрочных изделий, совмещающий пластическую деформацию и термическую обработку. Он получил название термомеханической обработки, или сокращенно ТМО. ТМО позволяет получить более высокую прочность, чем термическая обработка при высокой пластичности. [c.158] Высокотемпературная термомеханическая обработка заключается в нагреве деталей до перехода структуры в аустенит и пластического деформирования в этом состоянии. [c.158] Пластическое деформирование происходит при прокатке, штамповке или другом виде горячей обработки давлением. Затем деталь сразу же закаливают во избел ание рекристаллизации аустенита. [c.158] При другом виде ТМО деталь также нагревают до перехода в аустенит, а затем охлаждают несколько ниже выступа кривой начала распада аустенита, но выше линии начала мартенситного превращения. В этом интервале температур аустенит устойчив в течение относительно большого промежутка времени. До начала распада аустенита деталь успевают пластически проде-формировать и закалить. Это низкотемпературная термомеханическая обработка. [c.158] Длительная прочность сплавов на никелевой основе повышается в результате ТМО на 10—15%. [c.158] Недостатком ТМО является технологическая трудность осуществления процесса, невозможность механической обработки резанием после ТМО (очень высокая твердость деталей) и то, что после ТМО получается разупрочнение основного металла 0 околощовной зоне при сварке. [c.158] в которые для получения требуемых свойств специально вводят легирующие элементы, называются легированными сталями. Легирующими могут быть и постоянные примеси в сталях — марганец и кремний, если их количество цревышает обычное содержание в углеродистых сталях и если их вводят в стали специально. [c.159] Легирующие примеси — элементы, специально вводимые в сталь в определенных количествах для придания ей определенной структуры и свойств. [c.159] Например, сталь, содержащая 0,2% ванадия, является сталью, легированной ванадием. В то же время сталь, содержащая 0,6% марганца, вводимого в нее для раскисления в процессе производства, не относится к легированным сталям. Обычно содержание марганца в углеродистой стали не превыщает 0,6— 0,8%. Но если содержание марганца повысить, допустим, до 2,5% для повыщения прокаливаемости, то такая сталь будет считаться легированной марганцовистой. [c.159] Легирующие элементы могут растворяться в феррите или ау-стените, образовывать карбиды, давать интерметаллические соединения, располагаться в виде включений, не взаимодействуя с ферритом пли 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.159] В феррите в большей или меньшей степени растворяются все элементы. [c.160] Растворение легирующих элементов в феррите приводит к упрочнению стали без термической обработки. При этом твердость и предел прочности возрастают, а ударная вязкость обычно снижается. Только хром в количестве до 1 % и никель повышают ударную вязкость феррита. Никель оказывает наиболее эффективное действие одновременно с упрочнением феррита он резко повышает его ударную вязкость при комнатных и особенно при минусовых температурах. [c.160] Все элементы, растворяющиеся в железе, изменяют устойчивость феррита и аустенита. По характеру влияния на полиморфные превращения все элементы могут быть разделены на две группы. Элементы первой группы расширяют область устойчивого состояния аустенита. Они способствуют повышению критической точки Л4 и снижению точки A3. К этой группе относятся никель, марганец, медь, кобальт и азот. На рис. 82, а показана условная диаграмма состояния железа и одного из элементов первой группы. Левая ордината на диаграмме соответствует чистому железу. Содержание элемента, расширяющего область устойчивого аустенита, возрастает слева направо. По диаграмме состояния видно, что при содержании легирующего элемента свыше определенного процента сталь от комнатных температур до линии солидуса имеет структуру аустенита. Такая сталь называется аустенитной. Для придания аустенитной структуры сталь обычно легируют никелем или марганцем. [c.160] Легирующие элементы смещают также точку Л]—температуру, при которой в железоуглеродистых сплавах происходит звтектоидное превращение. Элементы первой группы, расширяющие область устойчивого Y-железа, понижают температуру Л[. Элементы второй группы, сужающие область устойчивого v-железа, повышают температуру Л,. Все легирующие элементы способствуют получению структуры легированного перлита с пониженным содержанием углерода. Они сдвигают точку 5 на диаграмме состояния железо— цементит влево. [c.161] Критические точки легированных сталей смещаются в зависимости от того, какие легирующие элементы и в каких количествах присутствуют в ней. Поэтому при выборе температур нагрева под закалку, нормализацию, отжиг или отпуск необходимо учитывать смещение критических точек (критические точки различных легированных сталей приведены в справочниках по термической обработке и в справочниках по котлотурбинным сталям). [c.161] Как видно из рассмотренных диаграмм состояния, аустенит-ные и ферритные стали не претерпевают полиморфных превращений. Следовательно, эти стали не могут быть подвергнуты, например, такой термической обработке, как закалке на мартенсит или для измельчения зерна. [c.161] Легирующие элементы, расположенные в периодической системе левее железа, образуют в стали карбиды более стойкие, чем карбид железа — цементит. При легировании стали карбн-дообразующими 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 ер твердость. [c.161] Легирующие элементы оказывают очень большое влияние на изотермический распад аустенита. Все элементы, кроме кобальта, замедляют изотермический распад аустенита и повышают тем самым прокаливаемость. Они как бы сдвигают вправо С-об-разную кривую на диаграмме изотермического распада аустенита. [c.162] Следует отметить, что карбидообразующие элементы замедляют распад аустенита и повышают прокаливаемость только тогда, когда они растворяются в аустените. [c.163] Вернуться к основной статье