Влияние легирующих элементов на свойства стали и сплавов

Прежде чем приступить к описанию влияния легирующих элементов на свойства стали, остановимся на рассмотрении отношения легирующих элементов к основным компонентам стали — железу и углероду, при образовании сплавов. [c.274]

Влияние легирующих элементов на коррозионную стойкость сплавов. Легирующие элементы, изменяя структуру сплава, оказывают влияние на повышение его механических свойств и коррозионной стойкости. Хром вводят как основной элемент, способствующий пассивации стали, марганец [c.61]

Свойства легирующих элементов, в том числе их способность к пассивации, передаются сплаву. Изменение свойств сплава может быть не пропорционально количеству легирующего элемента, но в большинстве случаев происходит направленно в сторону свойств легирующего элемента. Легирование Сг, Ni, Мо, Si, Nb, V, Ti, W ведет к повышению склонности стали к пассивации и улучшению условий применения анодной защиты. Влияние легирующих элементов на смещение характерных точек анодной поляризационной кривой видно из диаграммы рис. 14, взятой из [55]. [c.112]

Структура и свойства хромистых сталей и сварных швов зависят от содержания хрома и углерода, а также от степени легирования их другими элементами. Рассмотрим влияние легирующих элементов на структуру высоколегированных сталей, сплавов и сварных швов. [c.583]

Чем больше легирующих элементов в стали, тем выше ее прочность, но ниже вязкость н пластичность. Однако степень влияния различных легирующих компонентов на свойства сталей неодинакова зависит от формы, в которой они существуют в сплаве, их пропорции с другими компонентами и скорости охлаждения при термической обработке. [c.39]

Монография состоит из семи глав. В гл. I рассмотрены основные положения теории фазовых превращений в металлах и сплавах в твердом состоянии, а также закономерности превращений железа, титана и их сплавов в изотермических условиях. В гл. II показаны условия их протекания в зоне термического влияния при сварке плавлением. В гл. III описаны новые методы и аппаратура для изучения кинетики фазовых превращений и изменений структуры и свойств металлов в неравновесных условиях при сварке и термомеханической обработке, а также для исследования задержанного разрушения и образования холодных трещин. В гл. IV приведены результаты исследования превращений при непрерывном нагреве, кинетики роста зерна и гомогенизации аустенита и Р-фазы сплавов титана при сварке. В гл. V рассмотрены основные закономерности фазовых превращений в условиях непрерывного охлаждения при сварке. В гл. VI изложен механизм задержанного разрушения сталей и сплавов титана, установлены критерии оценки этого явления и показано влияние легирующих элементов, параметров термического цикла и жесткости сварных соединений на" сопротивляемость этих материалов образованию холодных трещин при сварке. В гл. VII приведены характеристики свариваемости сталей и сплавов титана различных структурных классов и систем легирования, сформулированы критерии выбора технологии и режимов их сварки и показаны пути регулирования структуры и свойств сварных соединений как в процессе сварки, так и при последующей термической, термомеханической или механико-термической обработке. [c.10]

В качестве легирующего элемента в спеченных сталях марганец нашел широкое применение. Было исследовано влияние технологических параметров и состава на свойства спеченных сталей и сплавов типа Fe-Mn- . Композиции были получены путем механического смешивания железного порошка и легирующих элементов, вводимых в виде ферросплава. Использовали железный порошок, полученный методом расплавления, электролитический порошок марганца (размер частиц < 5 мкм) ферромарганец, содержащий 85 % Мп (размер частиц 63 мкм), порошок натурального графита (размер частиц = 40 мкм), лигатуру МСМ, содержащую 20 % Мп, 20 % Мо, 7 % С, остальное железо (размер частиц < 5 мкм). [c.83]

Теоретическое значение таких диаграмм заключается в том, что они хотя и охватывают меньший опытный материал в сравнении с диаграммой сплавов железа с углеродом, так как для сталей с неодинаковым содержанием углерода и разных марок они различны, но зато содержат чрезвычайно важный фактор времени. Диаграммы изотермического превращения аустенита дают картину всех изменений аустенита (кинетику его превращения) при разных температурах, позволяют в наглядной форме объяснить происхождение и природу структур, получаемых при термической обработке. Они выявляют влияние температуры превращения на структуру и свойства стали. Эти диаграммы позволяют оценить действие величины зерна и легирующих элементов на превращение аустенита, глубину прокаливаемости, микроструктуру, механические и другие свойства стали. Наконец, они служат обоснованием теории термической обработки стали. [c.178]

В этом случае их влияние на свойства сталей незначительно, и такие технические стали по своим свойствам весьма близки к чистым двойным железоуглеродистым сплавам. Эти технические стали и называют простыми углеродистыми н отличие от легированных, в которых некоторые из этих элементов присутствуют в большем количестве или к которым умышленно добавлены другие легирующие элементы. Какое влияние могут оказывать нормальные примеси на сталь, укажем далее ( 56), здесь же рассмотрим какими свойствами обладают простые углеродистые стали в связи с их составом (по углероду) и структурой. [c.127]

В качестве дополнительно легирующих элементов в большинстве случаев применяется молибден или вольфрам, или тот и другой элементы вместе взятые. Кроме того, положительное влияние на свойства жароупорных сталей и сплавов оказывает титаи, который образует весьма устойчивые мелкодисперсные карбиды, повышающие сопротивление ползучести. [c.226]

Сплавы титана имеют несколько меньшую жаропрочность, чем специальные стали. Рабочая температура их использования составляет не выше 550—600 °С, При повышении температуры более 500 °С титан и его сплавы легко окисляются и интенсивно поглощают водород и другие газы (азот, кислород). Газы образуют с титаном твердые растворы внедрения разной предельной концентрации, в то время, как легирующие элементы (алюминий, ванадий, олово и др.) образуют твердые растворы замещения. Примеси внедрения оказывают сильное влияние на свойства титана, увеличивая прочность н резко уменьшая вязкость и пластичность. При технических и эксплуатационных нагревах необходимо принимать меры для защиты титана от газонасыщения. Кроме газов, вредной примесью для титана является углерод, образующий карбиды. [c.221]

Повышение жаропрочности конструкционных материалов, применяемых в современном машиностроении, достигается в основном путем увеличения в них содержания легирующих элементов. При этом ухудшается обрабатываемость этих материалов резанием. Знание характера влияния химического состава, структуры, физико-механических свойств, термической обработки и истирающей способности жаропрочных сталей и сплавов на их обрабатываемость позволяет в производственных условиях, еще до запуска деталей в обработку, приближенно определить для них режимы резания и машинное время. [c.44]

Решая проблему высокопрочных сталей, советские ученые шли оригинальным путем, правильность которого подтвердил многолетний опыт эксплуатации самолетов. Сотрудники ВИАМа четко представляли, что сырьевые ресурсы страны оказывают огромное влияние на развитие авиационной техники. В СССР имелись все виды сырья. Однако по ряду металлов (молибден, никель, вольфрам, кобальт, ванадий, олово, медь) положение в 30-х годах было очень напряженным. Поэтому разработка на основе отечественного сырья материалов, особенно конструкционных сталей и сплавов, освобождающих нашу страну от иностранной зависимости, от необходимости импорта дефицитных металлов, была одним из главнейших направлений в работах ВИАМа. Ученые доказали возможность использования кремния и марганца в качестве легирующих элементов для сталей с высокими механическими свойствами, не уступающими хромоникелевым. [c.336]

Изучение эрозионной стойкости сталей /170/ показало, что определяющими являются теплофизические характеристики металла, поэтому выбор легирующих элементов или их комбинации необходимо осуществлять с учетом этих свойств, а также исходя из условий абразивной и ударной прочности металлов. Легирующие элементы преимущественно растворяются в основных фазах железоуглеродистых сплавов (феррит, аустенит, цементит), образуя сложные карбиды и другие соединения. Улучшение технических свойств сталей (прочность, износостойкость и т.д.) достигается также с помощью термической обработки, в результате которой происходит перераспределение химических элементов и соединений как внутри кристаллических зерен, так и между ними, что оказывает существенное влияние на энергию межатомных связей. Углерод является одним из основных легирующих элементов, и при увеличении содержания углерода эрозия возрастает по линейному закону, что может быть объяснено уменьшением [c.173]

Металлургическая технология относится к высокотемпературным химическим процессам и заключается в многоступенчатом преобразовании исходных шихтовых материалов с определенным химическим составом в готовую продукцию — разнообразные виды сталей, чугу-нов и специальных сплавов с заданными содержанием контролируемых элементов и комплексом свойств при этом уровень потребительских свойств черных металлов зависит от физико-химических характеристик основы (для чугуна и стали — железа, для специальных сплавов — никеля и кобальта) и входящих в их состав элементов, способствующих получению более высоких показателей качества (легирующие элементы) или оказывающих на них отрицательное влияние (вредные примеси). [c.6]

По химическому составу все стали разделяют на углеродистые и легированные. К углеродистым относят стали, в которых основным элементом, оказывающим большое влияние на их свойства, является углерод. Легированные стали отличаются от углеродистых тем, что в них добавлены легирующие элементы (алюминий, хром, кремний, марганец и др.), которые улучшают свойства сплава. По назначению стали подразделяют на конструкционные, инструментальные и специальные. [c.78]

Хромистые стали. Хром является основным легирующим элементом железоуглеродистых сплавов это объясняется дешевизной и доступностью, а также способностью его к пассивации. Граница устойчивости железохромистых сплавов соответствует содержанию хрома в сплаве от И до 14% (в зависимости от вида агрессивной среды). Стали с таким содержанием хрома называются нержавеющими. Для сталей с содержанием хрома (12— 14%) особое значение имеет углерод, который образует с хромом карбиды, при этом уменьшается содержание углерода в твердом растворе и ухудшаются свойства стали, ее коррозионная и термическая стойкость. Для хромистых сталей, содержащих 17% и выше хрома, влияние углерода несколько меньше, так как, несмотря на связывание части хрома в карбиды, количество его в сплаве остается достаточно высоким (более 12%) °. [c.21]

Учение об изменении внутреннего строения и физико-механических свойств сплавов в результате теплового воздействия, не исчезающих после прекращения этого воздействия, составляет теоретические основы термической обработки. Общее представление о превращениях, протекающих в железоуглеродистых сплавах в результате теплового воздействия, можно получить из диаграммы состояния железо — цементит и железо — углерод. Как в сталях, так и в чугунах всегда присутствуют кремний, марганец, фосфор, сера, а в легированных сплавах — никель, хром, молибден, медь, ванадий, титан и др. Легирующие элементы и примеси изменяют положение линий диаграммы, на которых отложены критические точки структурных превращений. Одни элементы снижают температуру превращений, а другие — повышают. Без учета влияния этих элементов невозможно правильно, пользуясь только лишь диаграммой, разработать режимы термической обработки. [c.92]

При изучении скорости гетерогенной реакции очень трудно, а часто и просто невозможно точно контролировать влияние всех переменных величин. Поэтому не существует безукоризненного способа определения абсолютной скорости образования окалины. Все наблюдения должны рассматриваться лишь как относительные. Кроме того, такие наблюдения трудно обобщить, ибо каждая сталь или сплав ведут себя более или менее индивидуально, образуя свой характерный тип окалины, состав и защитные свойства которой специфичны для данного сплава, атмосферы, температуры и времени пребывания при этой температуре. Даже незначительное изменение в составе сплава или окружающей среде — например, появление серы или водяного пара—может значительно повлиять на характер окалины, а следовательно, и на процесс ее образования. Кроме того, легирующие элементы в сплаве могут значительно различаться своей реакционной способностью. Поэтому может оказаться, что количество более активного элемента (например, хрома в случаях окисления кислородом) в пленке будет значительно меньше, чем в самом металле. [c.657]

Из химических элементов, входящих в состав сталей, наиболее сильное влияние на их свойства оказывает содержание углерода. Чем больше в стали углеродп, тем ниже се пластичность и выше прочностные харак тери сти ки. Введение легирующих элементов в состав сталей и сплавов позволяет значительно изменить и, свойства. [c.217]

Ti 2,7% Мп 9,7% Со 2,6% Си. Выплавленные стали гомогенизировали при 1150°С в течение 16 ч. Выбор сталей мартенситного, а не переходного класса в настовдем исследовании не является случайным. В этих сплавах после закалки от 900-1000°С в воде образуется практически одинаковое и достаточно большое количество мартенсита (85-95%), что позволяет сравнить влияние легирующих элементов на фазовый наклеп аустенита (испытание свойств фазонаклепанного аустенита проводилось выше Мд - при 350°С на образцах диаметром 6 мм). Исследованные стали содержали пакетный мартенсит, аналогичный мартенситу нержавеющих сталей с Мн<Оо (см. раздел 3.2). Определение влияния легирования на фазовый наклеп в аустенитных метастабильных сталях представляло бы, несомненно, более трудную задачу из-за необходимости получения одинакового и большого количества мартенсита при обработке холодом. [c.213]

Исследование свариваемости стали ЮХНДП. При изучении свариваемости сталей и сплавов часто возникает необходимость исследования влияния одного или нескольких легирующих элементов на свойства металла шва. [c.54]

Легированные стали представляют собой сложные системы с числом компонентов, доходящим до 7. Практически невозможно обсуждать фазовый состав и свойства таких сложных систем по соответствующим диаграммам состояния. Поэтому приходится рассматривать влияние легирующих элементов на структуру и свойства сталей и вообще сплавов иа основе железа с нескольких позиций. Прежде всего следует проследить влияние легирующих элементов на положение некоторых критических точек диаграммы состояння двойной системы железо — углерод (см. рис. 46). Установлено, что все легирующие элементы сдвигают эвтектоидную точку 5 диаграммы состояния системы железо — углерод в область меньших концентраций углерода. Точно такое же действие они оказывают на точку Е, соответствующую наибольшей растворимости углерода в аустените. Это значит, что доэвтектондная углеродистая сталь при введении легирующих элементов может стать заэвтектоидной, а в за-эвтектоидной стали может появиться ледебуритная эвтектика. Наиболее сильное действие на смещение точек 5 и оказывают вольфрам и кремний. [c.176]

Однако марганцевый аустенит характеризуется хладноломкостью (КСи 0,3 МДж/м ) при низких температурах (ниже -100 °С), в то время как никелевый аустенит вплоть до -196 °С сохраняет достаточно высокую ударную вязкость (КСи 3 МДж/м ). Такое различие свойств никелевого и марганцевого аустенитов обусловлено существенно меньщими значениями энергии дефектов упаковки в марганцевом аустените (ориентировочно 0,075—0,06 Дж/м в интервале от 0 до -196 °С) по сравнению с никелевым ( 0,15 Дж/м ). Таким образом, можно регулировать способность аустенита к упрочнению при пластической деформации, изменяя энергию дефектов упаковки в нем посредством рационального легирования никелем и марганцем аустенитных сталей и сплавов. В сплавах с ГЦК решеткой (в том числе и в аустенитных сталях) энергия дефектов упаковки оказывает более существенное влияние на упрочнение, чем рассмотренные раньше виды взаимодействия дислокаций с легирующими элементами. Так, легирующие элементы в стали, снижающие энергию дефекта упаковки, повышают температуру начала рекристаллизации и сужают интервал кристаллизации. Скорость установившейся ползучести ГЦК металлов уменьшается с уменьшением энергии дефектов упаковки. Дефекты упаковки являются центрами выделения когерентных фаз (карбидов, интерметаллидов и др.) в аустенитных сталях и сплавах с ГЦК решеткой. Так, в закаленных аустенитных сталях с 1% ниобия (12Х18Н10Б) или с 1% титана (12Х18Н10Т) при высокотемпературной (-700 °С) выдержке на дефектах упаковки выделяются когерентно связанные с матрицей кубические карбиды МЬС и Т1С. Мелкодисперсные карбидные частицы (размером до 10 нм) препятствуют движению дислокаций, а также способствуют их размножению, что в конечном итоге приводит к повышению прочности стали (рис. 7.3). В то же время коагуляция кубических карбидов (Т1С, ЦЬС), выделяющихся на дефектах упаковки, протекает более медленно, чем карбидов (в том числе и [c.149]

Автор кратко рассмотрел влияние на свойства жаропрочных сталей и сплавов осгшвных легирующих элементов — никеля и хрома, а также наиболее энергичных аустенитизаторов — азота, бора, углерода. Марганец, как уже отмечалось, в качестве аусте-нитизатора действует примерно вдвое слабее никеля. Поэтому при введении больших количеств марганца в состав жаропрочных сталей рекомендуется одновременно повышать содержание в них углерода или азота. По нашим данным весьма полезен в данном случае и бор. Сам по себе марганец, естественно, не повышает жаропрочности аустенитных сталей. Для максимального упрочнения твердого раствора Fe—Сг—Мп его легируют молибденом, вольфрамом, ниобием, ванадием, титаном [371 в присутствии углерода с азотом. В высокожаропрочных сплавах на никелевой основе содержание марганца обычно сильно ограничивают, например до 0,3—0,5%. Возможно, это связано с относительной легкоплавкостью (см. рис. 78, в) и малой жаропрочностью сплавов системы Ni—Мп. Правда, в последнее время в состав никелевых сплавов типа инконель вводят до 10% Мп [42]. [c.45]

Сопротивляемость стали микроударному разрушению определяется ее свойствами в микрообъемах. В этом случае все процессы, связанные с разрушением металла, протекают на очень малых участках микроповерхности образца или детали. Вследствие этого влияние легирующих элементов заметно проявляется только в том случае, если изменяются свойства стали внутри зерна и его границ, а точнее, когда суш,ественно изменяется природа самого сплава. [c.173]

Разнообразные требования, предъявляемые к нержавеющим сталям, привели к их интенсивному совершенствованию. Наряду с разработкой новых сплавов видоизменялись, иногда неоднократно, и традиционные стали. Эти изменения вносили с целью усовершенствования производства и внедрения новых методов. В результате появились многочисленные технические условия и патенты, назначение которых не всегда сразу понятно. Положение резко изменилось после принятия новых Британских стандартов, охватывающих основную номенклатуру используемых сталей. К ним относят В5 970 часть 4 1970 (болванки, заготовки, прутки, поковки и сортовой прокат), а также В5 1449 часть 4 1967 (плиты, листы, лента). Эти технические условия приведены в табл. 1.6—1.8 классификация сталей основана иа их структуре (мартенситиая, ферритная или аустенитная), определяющей основные физические свойства. Приведены данные лишь по тем легирующим элементам, которые наиболее важны. Другие элементы присутствуют либо как случайные примеси, либо как добавки, необходимые при производстве стали (например, кремний и марганец добавляют как раскислители), и существенного влияния на свойства стали не оказывают. [c.23]

Легирующие элементы в стали делятся на карбидообразующие Л, N6, У, V, Мо, Сг, дающие более прочные карбиды, чем карбиды железа, и графитообразующие 51, А1, N4 и Со, не дающие карбидов и понижающие устойчивость карбидов других элементов. В сплаве Ре — С, кроме железа, карбиды образуют элементы периодической системы, стоящие слева от него. Легирующие элементы стали могут находиться в твердом растворе а- или 7-железа, в карбидах, интерметаллических соединениях и неметаллических включениях. Суммарное влияние элементов стали на ее свойства складывается из воздействия каждого элемента на свойства той структурной составляющей, в которой он находится. Растворенные в феррите элементы увеличивают его твердость, прочность и электросопротивление и понижают его пластические свойства п ударную вязкость. При контактной сварке приходится учитывать возможность местного изменения концентрации отда1ь-ных легирующих элементов, что сопровождается иногда резким повышением микротвердости ферритной составляющей сплава в зоне стыка. [c.36]

Дисперсионное и дисперсное упрочнения сплавов ванадия до последнего времени не находили широкого применения. Это, видимо, можно объяснить тем, что твердорастворное легирование ванадия, особенно при высоком содержании легирующих элементов, обеспечивает упрочнение, сохраняющееся до высоких для ванадия рабочих температур (—1000° С) без резкого снижения его низкотемпературной пластичности (рис. 116) [1, 2]. Вместе с тем стали появляться работы по исследованию закономерностей формирования гетерофазных структур в системах V—Meiv—С [10,11] по влиянию добавок углерода и азота на прочностные свойства сплавов ванадия, содержащих один или несколько из элементов цирконий, ниобий, титан [12, 13, 2]. Сведения пока очень ограниченные, одна-, ко уже сейчас прослеживается закономерность в изменениях свойств [c.278]

К а-тптановым относят сплавы, структура которых представлена в основном а-фазой. Основным легирующим элементом этих сплавов является алюминий. Оказывая весьма благоприятное влияние на свойства титана, алюминий обладает следующими преимуществами перед остальными легирующими компонентами. Он широко распространен в природе, доступен и сравнительно дешев. Удельный вес алюминия значительно меньше удельного веса титана, поэтому при введении алюминия уменьшается удельный вес сплавов и повышается их удельная прочность по удельной прочности а-титановые сплавы превосходят большинство нержавеющих и теплостойких сталей при температурах до 400—500° С. Жаропрочность и сопротивление ползучести сплавов титана с алюминием выше, чем у остальных сплавов с такой же степенью легирования титан с а-структурой является лучшей основой для сплавов, работающих при повышенных температурах, чем титан с Р-структурой. Алюминий повышает модуль нормальной упругости, способствуя повышению устойчивости изделий из титана. Двойные сплавы титана с алюминием, содержащие до 6% А1, термически стабильны и не охрупчиваются при нагреве до температур 400—500° С. Сплавы титан — алюминий коррозионноустойчивы при довольно высоких температурах и слабо окисляются это позволяет проводить горячую обработку титана с алюминием при более высоких температурах, чем нелегированного титана. Весьма ценным свойством сплавов титана с алюминием является их хорошая свариваемость эти сплавы даже при значительном содержании алюминия однофазны и поэтому не возникает охрупчивания в материале шва и в околошовяой зоне. [c.412]

Интерес к атмосферостойким сталям, появившийся в последнее время, стимулировался работами по ускоренным лабораторным испытаниям, которые можно было использовать для изучения влияния состава сплава на его характеристики. Было надежно установлено, что циклы увлажнения и сушки должны быть необходимой частью любого лабораторного испытания, в котором ведется поиск наиболее характерных свойств атмосферостойких сталей [148]. Учитывая эту особенность, Бромлей и др. [149] создали установку (рис. 10.13), воспроизводящую условия атмосферных испытаний. Эта установка предназначена для изучения в широких пределах легирующих элементов в плане программы по разработке медленно корродирующих в атмосферных условиях сталей, для которых важно знать скорость коррозии, достоверность и воспроизводимость испытаний, связь с основными (специфическими) факторами атмосферы, ответственными за образование ржавчины. [c.566]

Применение циркония в металлургии обусловлено тем, что он является одним из энергичнейших раскислителей стали. Кроме того, связывая в прочные соединения азот и серу, цирконий, нейтрализует их вредное влияние на сталь. В сочетании с другими легирующими присадками цирконий повышает вязкость, прочность, износостойкость и свариваемость стали. Присаживают цирконий в сталь в виде сплавов, состав которых приведен в табл. 103. Цирконий является довольно распространенным элементом, содержание которого в земной коре составляет 0,02 %. Свойства наиболее важных минералов циркония приведены в табл. 104. Различают два основных типа месторождений циркония коренные и россыпи. Важнейшее значение имеют современные и древние прибрежно-морские россыпи, которые обычно представляют собой комплексные руды циркония и титана, реже содержащие также торий, уран и другие ценные элементы. Наиболее крупные месторождения циркония находятся в США, Индии, Бразилии и Австралии. Запасы циркониевых руд в СССР обеспечивают потребность отечественной промышленности в цирконии и его сплавах. Циркониевый концентрат поставляется по ОСТ 48-82—74 (табл. 105). Кроме того, циркониевый концентрат может содержать торий и уран, суммарно в эквиваленте не более 0,1 % тория. Это необходимо учитывать прн работе с циркониевым концеи- [c.316]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...