Влияние легирующих элементов на структуру и превращения в стали

ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА СТРУКТУРУ И ПРЕВРАЩЕНИЯ В СТАЛИ [c.56]

Таково в общих чертах влияние легирующих элементов на структуру, превращения и свойства легированных сталей. [c.51]

Влияние легирующих элементов на аустенизацию при нагреве конструкционных сталей. До нагрева конструкционной стали некарбидообразующие элементы находятся в феррите, а карбидообразующие - распределены в разных долях между карбидной фазой и ферритом. Структура характеризуется химической неоднородностью. По окончании аустенитного превращения аустенит также неоднороден. В участках аустенита, соответствующих исчезнувшим кристаллам феррита и карбида, различны массовые доли не только углерода, но и легирующих элементов. Для выравнивания массовых долей легирующих элементов в аустените, особенно медленно диффундирующих, необходимо или увеличить время аустенизации, или повысить температуру. Вследствие неполной гомогенизации аустенита в легированной стали ухудшается ее прокаливаемость негомогенный аустенит легко распадается на ферритно-карбидную смесь. [c.55]

Легирующие элементы, оказывая влияние на полиморфизм железа и превращения в стали при термической обработке, а также вызывая изменения фазового состава и структуры, оказывают существенное влияние на механические и эксплуатационные свойства сталей. [c.80]

Установлено, что степень влияния ряда важных легирующих элементов на структуру стали зависит от их концентрации. Это относится в первую очередь к углероду и азоту. Малые количества углерода и азота значительно сильнее влияют на образование б-феррита и температуру мартенситного превращения. [c.143]

В связи с влиянием легирующих элементов на критические точки Л, и Лз, превращение аустенита при охлаждении, положение мартенсит- юй точки в зависимости от легирующего элемента и его концентрации, в условиях даже медленного охлаждения можно получить различные структуры от феррита до аустенита. Поэтому легированные стали в отожженном и в нормализованном состоянии подразделяются на отдельные классы по структурному признаку. [c.279]

Наиболее распространенными легирующими элементами при производстве низколегированных сталей являются 51, Мп, Сг, Мо. Анализ их влияния на кинетику превращения аустенита при охлаждении в условиях сварки можно провести по результатам работ [92—94 ]. Химический состав и механические свойства сталей представлены в табл. 6.9. Данные, характеризующие влияние легирующих элементов на характеристические длительности охлаждения и фазовый состав структуры, приведены на рис. 6.4. [c.117]

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]

Аустенитный класс — сталь, в которой под влиянием легирующих элементов точка полиморфного превращения твердого раствора на базе (-железа в твердый раствор на базе а-железа находится ниже комнатной температуры после нормализации структура такой стали состоит обычно из аустенита или аустенита и карбидов (высоколегированная, нержавеющая жароупорная и жаропрочная стали) [c.123]

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]

Отпуск в значительной степени изменяет структуру и свойства стали, особенно в том случае, когда превращение аустенита при закалке происходит в мартенситной области. Эти изменения существенно зависят от содержания углерода в стали и легирующих элементов, которые оказывают большое влияние на дисперсность структуры и поведение остаточного аустенита, а также и от режима отпуска, т. е. температуры и его продолжительности. [c.82]

И снижение температуры мартенситного превращения (точки Мн) в результате присадки аустенитообразующих элементов (Ni, Мп, N, С и частично Сг) приводит к образованию сталей переходного класса с аустенито-мартенситной структурой и соответствующему изменению свойств. Содержание легирующих элементов в сталях этого типа оказывает большое влияние на процесс превращения у -> и должно находиться в достаточно узких пределах. [c.140]

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 никель, марганец, медь, азот — расширяют область устойчивого состояния аустенита. При содержании этих легирующих элементов выше определенного количества сталь в интервале от комнатной температуры до перехода в жидкое состояние имеет структуры легированного аустенита. Такая сталь называется аустенитной. [c.49]

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]

В результате закалки легированных сталей получают структуру легированного мартенсита, который содержит не только углерод, но и легирующие элементы. Это оказывает существенное влияние на превращения, протекающие при отпуске. [c.218]

Легирующие элементы, оказывая влияние на положение критических точек Ас и Асд, на превращение аустенита при охлаждении и на положение мартенситной точки, позволяют даже в условиях медленного охлаждения получать различные структуры от феррита до аустенита. Поэтому легированные стали в отожженном и в нормализованном состояниях подразделяются на классы по структурному признаку. [c.85]

По типу равновесной структуры стали подразделяются на доэвтекто-идные, эвтектоидные, заэвтектоидные и ледебуритные. Эвтектоидные стали имеют перлитную структуру, а доэвтектоидные и заэвтектоидные наряду с перлитом содержат соответственно избыточный феррит или вторичные карбиды типа МзС. В структуре литых ледебуритных (карбидных) сталей присутствует эвтектика (ледебурит), образованная первичными карбидами вкупе с аустенитом поэтому по структуре они могут быть отнесены к белым чугу-нам, но их причисляют к сталям с учетом меньшего, чем у чугунов, содержания углерода (< 2%) и возможности подвергать пластической деформации. Влияние легирующих элементов на положение точек 8иЕ диаграммы Ре—С (см. рис. 4.1) проявляется чаще всего в их смещении в направлении меньшего содержания углерода. В сталях с высоким содержанием элементов, сужающих у-область, при определенной концентрации исчезает уоа-превращение (рис. 7.5, б). Такие стали относят к ферритному классу. При высокой концентрации в стали элементов, расширяющих у-область, происходит стабилизация аустенита с сохранением его при охлаждении до комнатной температуры. Эти стали причисляют к аустенитному классу. Таким образом, с учетом фазового равновесия легированные стали относят к перлитному, карбидному, ферритному или аустенитному классам. [c.154]

Другой существенной особенностью влияния легирующих элементов на превращения в сплавах с железом является повышение склонности у-твердых растворов к переохлаждению. Особенно эффективно в этом направлении действие Сг, Мп и Ni. В результате вышеуказанного, железо, легированное Сг, Мп или Ni, даже в тех случаях, когда содержание этих элементов не превосходит нескольких процентов, приобретает подобно стали способность закаливаться при быстром охлаждении (в воде) от температур нагрева, отвечающих состоянию у-твердого раствора. Твердость при этом возрастает на 100—200 единиц по Брикел-о, а структура приобретает игольчатое, подобное мартенситу, строение, т. е. получается как бы закалка безуглеро-дистого легированного железа. [c.278]

Рассмотренные фазы соответствуют диаграмме железо-угле-род, когда количество легирующих элементов настолько мало, что они не оказывают заметного влияния, В действительности, температуры, скорости и характер превращения изменяются, иногда в значительной степени из-за наличия легирующих элементов. Легированные стали являются тройными, четверными и более сложными системами типа РеМе Н УИбз Н С. Поэтому для изучения этих сплавов необходимо знать диаграммы соответствующих многокомпонентных систем. Ниже будет подробно рассмотрено влияние различных легирующих элементов на структуру сталей. Однако вначале желательно привести некоторые данные об изменениях, которые могут вызвать легирующие элементы в поведении железоуглеродистых [c.72]

Легирующие элементы оказывают влияние на температурный интервал превращений, структуру стали и фазовые превращения при нагреве. Никель и марганец снижают критическую точку Лсь хром, вольфрам, титан, и кремний повышают ее никель и кобальт увеличивают скорость распада карбидов и ускоряют фазовые превращения при нагреве стали кремний не образует в стали карбидов, снижает коэффициент диффузии углерода в железе, повышает температуру фазовых превращений. Карбидообразующие легирующие элементы хром, вольфрам и йанадий замедляют процессы фазовых превращений. Марганец снижает температуру фазовых превращений и образует карбиды. Интервал оптимальных закалочных температур сталей, легированных карбидообразующими элементами, имеет узкие пределы. [c.58]

Благодаря легированию получают различные соотношения между тремя основными видами твердых растворов - аустенитом, ферритом и мартенситом. На основе систем железо - хром - никель и железо - хром -никель - марганец получают стали с аустенит-ной, аустенитно-ферритной, аустенитно-мар-тенситной структурами. В низколегированных многокомпонентных сталях при содержании не более 2,5 % легирующих элементов температуры полиморфных превращений изменяются незначительно и фазовые превращения происходят аналогично превращениям в системе Fe - РезС. Различие влияния легирующих элементов заключается в след)тощем никель и марганец снижают температуру эвтектоидного превращения, а ферритообразующие элементы ее повышают. [c.27]

В связи с важностью проблемы задержанного разрушения при изучении и разработке конструкционных сталей и сплавов, по-видимому, целесообразно рассматривать влияние легирующих элементов и примесей не только на кинетику фазовых превращений, но и на концентрацию избыточных вакансий и других дефектов в реальной структуре. Вакан-сионный механизм зарождения микрополостей позволяет подвести базу и под существующие представления о влиянии водорода иа хрупкость металлов, которые основаны на адсорбционном эффекте, снижающем критические размеры микротрещин. [c.217]

Легирующие элементы оказывают большое влияние на точку Л,, соответствующую температуре перехода перлита в аустенит (рис. 93, а). Никель и марганец снижают температуру А , а Т1, Мо, 31, У и другие элементы повышают температуру Л1 (см. рис, 93, а). Легирующие элементы уменьшают эвтектондную концентрацию углерода (рис. 93, б) к предельную растворимость углерода в аустените, сдвигая точки 5 к на диаграмме состояния Ре—С влево. Как видно из рис. 94, где приведены вертикальные разрезы тройной диаграммы состояния Ре—Мп—С и Ре—Сг—С, перитектическое, эвтектическое и эвтектоидное превращения протекают не при постоянной температуре, как в двойных системах, а в некотором интервале температур. В системе р е—Мп.—С у-фаза с увеличением содержания марганца существует и в области более низких температур. В системе Ре—Сг—С с возрастанием концентрации хрома область существования у-ф>ззь( сужается. Состав карбидной фазы (К) в марганцовистых сталях соответствует соединению (РеМп)8С, в котором часть атомов железа. замещена атомами марганца. В хромистых сталях образуются (Ре, Сг)зС и специальные хромистые карбиды, состав и структура которых зависят от содержания углерода и хро.ма. При низком содержании углерода и высоком содержании хрома образуются ферритные стали, не претерпевающие полиморфного превращения (рис. 94, б). [c.137]

Целью легирования инструментальных сталей, принадлежащих к этой группе, в первую очередь является увеличение толщины прокаливаемого слоя, так как твердость обеспечивается большим содержанием углерода в мартенсите. Чем разнообразнее добавки содержит сталь, тем больше диаметр прокаливаемости или расстояние, измеренное от охлаждаемого торца на образце Джомини (рис. 161). Наиболее значительно увеличивает прокаливаемость легирование марганцем, молибденом, хромом и кремнием. С помощью легирования кремнием можно увеличить пределы упругости и текучести. Однако под влиянием добавок кремния растет твердость стали в отожженном состоянии и значительно увеличивается ее склонность к обезуглероживанию. У сталей, легированных, кремнием, температура эвтектоидных превращений выше, чем у нелегированных. Таким образом, для растворения карбидов требуется также большая температура. Сильные карбидообразующие элементы (ванадий, вольфрам, молибден, хром) в небольших количествах растворяются в цементите, уменьшая при этом его растворимость и склонность к коагуляции. Благодаря этому увеличивается устойчивость стали против отпуска и уменьшается чувствительность к образованию крупнозернистой структуры. Однако при наличии легирующих компонентов в количестве более 1—1,5% образуются карбиды уже больших размеров и возникает неоднородность в распределений карбидной фазы главным образом в продольном сечении. Влияние [c.173]

Диффузионные процессы в микрообъемах металла, примыкающих непосредственно к поверхности трения или к пленкам вторичных структур, могут приводить к значительным структурным изменениям в этих микрообъемах. Фрикционный нагрев способствует протеканию в поверхностном слое процессов отпуска, возврата и рекристаллизации, что приводит к разупрочнению поверхности, снижению ее несущей способности, усилению схватывания. В тяжелых условиях трения (высокие скорости и давления, отсутствие смазки), когда имеет место интенсивный фрикционный нагрев, в поверхностном слое стали может происходить а -> Y превращение. Возникает так называемый аустенит трения. И. М. Любарский с сотр. обнаружил на поверхности трения стали 20Х2Н4А аустенитный слой толщиной в несколько микрометров. После прекращения трения в процессе охлаждения этот аустенит полностью или частично распадался [20.40]. Аустенит трения в ряде случаев обладает повышенной устойчивостью и может сохраняться в структуре после охлаждения до комнатной и более низких температур. Это объясняется высоким уровнем его легированности, а также стабилизирующим влиянием деформационного и фазового наклепа. Поверхностный слой обогащается легирующими элементами в результате их диффузии из глубинных слоев металла (термодиффузия, восходящая диффузия), а также из окружающей среды. Так, при термическом разложении смазки в зоне контакта поверхность металла может насыщаться углеродом и другими элементами, содержащимися в смазке. Аустенит трения, обладая повышенной прочностью, теплостойкостью, может, увеличивать сопротивление стали изнашиванию. Образование аустенита при трении и его ускоренное охлаждение (вторичная закалка) приводят к формированию нетравящихся ( белых ) слоев на поверхности стальных деталей. Белые слои обладают высокой микротвердостью Я = 9 — 15 ГПа и значительной хрупкостью. Структура белых слоев и условия их возникновения при трении были рассмотрены в работах Б. Д. Грозина, К- В. Савицкого, И. М. Любарского и др. Установлено, что белые слои характеризуются высокой дисперсностью структуры, химической неоднородностью и сложным фазовым составом. В них присутствуют аустенит (20—80%), так называемый скрытноигольчатый (или мелкокристаллический) мартенсит и карбиды. В условиях динамического нагружения белые слои из-за высокой хрупкости интенсивно выкрашиваются, что и ведет к ускоренному повреждению поверхности. [c.396]

Отрицательное влияние таких грубых карбидных выделений на свойства крупных поковок не удается компенсировать положительным влиянием снижения температурного интервала бейнитного превращения аустенита, образовавшегося в межкритической области, по сравнению с аустенитом, полученным выше точки Ас при обычной схеме термической обработки. Поэтому считают [39, 252], что для крупных поковок технология термической обработки из межкритического интервала температур не является оптимальной. По-видимому, более благоприятными являются перспективы использования такой технологии для деталей, изготовленных из сталей, например, на марганцевоникелевой основе, структура и механические свойства которых регулируются в основном не карбидным упрочнением, а легирующими элементами в твердом растворе. [c.198]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...