На головну

Легуючі елементи в стали.

  1.  V2: Елементи теорії матричних ігор
  2.  А. Допоміжні елементи для зв'язку функцій між собою
  3.  А. Файоль: елементи адміністративної функції - передбачення і організація
  4.  А. Файоль: елементи управління - распорядительство, координування і контроль
  5.  Автоматні стали.
  6.  Азотування сталі.
  7.  Аморфність і КРИСТАЛІЧНІ ТІЛА. ЕЛЕМЕНТИ кристалографії

Легуючі елементи роблять різний вплив на аллотропические перетворення в залозі, на карбідну фазу, на фазові перетворення в сталі.

За впливом на аллотропические перетворення в залозі легуючі елементи поділяють на елементи, що дають відкриту область ?-фази (Мо, Ni, Co, Cu) і замкнуту область ?-фази (Cr, V, W, Mo, Si, Ti і ін.) .

Елементи, що розширюють ?-область, підвищують точку А4 і знижують точку А3. Елементи, які звужують ?-область, знижують точку А4 і підвищують точку А3.

Легуючі елементи в стали можуть перебувати в карбідної фази і в твердому розчині в залозі (феррите або аустените). До елементів, здатним утворювати карбіди, відносяться: Mn, Cr, W, V, Mo, Ti і ін.

При невеликому вмісті карбидообразующие елементи розчиняються в цементиті з утворенням так званого легованого цементиту за загальною формулою:

(Fe, M)3C,

де М-легуючий елемент.

Наприклад, якщо в цементиті розчинений Mn, утворюється карбід (Fe, Mn)3С, якщо розчинений Cr, то утворюється карбід (Fe, Cr)3C і т. Д.

При збільшенні вмісту карбидообразующих елемента утворюються самостійні карбіди даного елемента з вуглецем, так звані спеціальні карбіди, Наприклад Cr7C3, Mo2C, W2C, VC, TiC і ін.

Вольфрам і молібден при їх кількості, що перевищує межу насичення цементиту, утворюють подвійні карбіди:

Fe3W3C (Fe2W2C) і Fe3Mo3C (Fe2Mo2C)

Карбіди легуючих елементів володіють вищою твердістю, ніж карбід заліза Fe3З,

Елементи, що не утворюють карбідів в сталі, Ni, Si, Co, знаходяться в ній головним чином в твердому розчині-вферит або аустените. Карбидообразующие елементи теж здатні частково розчинятися в аустените і феррите. При розчиненні в фериті відбувається заміщення атомів заліза атомами легуючого елемента.

Легуючі елементи по-різному впливають на механічні властивості фериту. Марганець і кремній, значно підвищуючи твердість, одночасно різко знижують в'язкість фериту. Вольфрам і молібден незначно підвищують твердість, але знижують в'язкість фериту. Хром в дуже малому ступені впливає на твердість і в'язкість фериту. Нікель надає найбільш сприятливий вплив на ферит; досить інтенсивно підвищує твердість, не знижуючи при цьому в'язкості.

Легуючі елементи впливає на евтектоїдних температуру (положення критичної точки А1), На вміст вуглецю в ектоіде (точка S на діаграмі заліза-цементит) і на максимальний вміст вуглецю в аустеніт (точка Е на діаграмі заліза-цементит).

Елементи, які звужують ?-область, підвищують, а елементи, що розширюють ?-область, знижують критичну точку А1. Точка S при наявності в стали будь-якого з легуючих елементів зсувається вліво, що призводить до зменшення вмісту вуглецю в легованому перлиті. Крапку Е легуючі елементи теж зрушують вліво, але особливо сильно це зрушення спостерігається в сталях, легованих елементами, сужающими область ?-фази.

Легуючі елементи дуже великий вплив мають на ізотермічний розпад аустеніту. Всі елементи, за винятком кобальту, уповільнює процес ізотермічного розпаду аустеніту. Але в залежності від здатності утворювати карбіди легуючі елементи надають принципово різний вплив на ізотермічний розпад аустеніту. Елементи, що не утворюють карбідів (нікель і ін.), А також магній, збільшуючи стійкість аустеніту, не впливають на характер ізотермічної кривої, яка залишається такою ж С-образної, як для вуглецевої сталі, тільки розташовується правіше від осі ординат, за винятком З , що зрушує діаграму вліво.

Карбидообразующие елементи (Cr, W, Mo, V і ін.) Не тільки уповільнюють розпад аустеніту, а й змінюють характер кривої ізотермічного розпаду. Як видно з кривих, при ізотермічному розпаді аустеніту в сталях, легованих карбидообразующих елементами (в даному випадку Cr), спостерігаються дві зони мінімальної стійкості аустеніту і між ними зона максимальної стійкості аустеніту.

Збільшуючи стійкість аустеніту, легуючі елементи (за винятком кобальту) зменшують критичну швидкість загартування і тим більшою мірою, чим далі від осі ординат розташовуються криві ізотермічного перетворення. Це має велике практичне значення, тому що чим менше критична швидкість загартування, тим менш інтенсивний охолоджувач можна застосовувати при загартуванню. Тому леговані стали при загартуванню охолоджують в маслі.

З стійкістю аустеніту і критичної швидкістю гарту пов'язана і прокаліваемость. Чим більше стійкість аустеніту і менше критична швидкість загартування, тим глибше прокаліваемость. Тому всі елементи (за винятком кобальту) збільшують прокаливаемость.

Більшість елементів (Mn, Cr, Ni та ін.) Викликають зниження точки Мн (Початок мартенситного перетворення) і збільшення кількості залишкового аустеніту. Елементи З і Аl підвищують положення мартенситной точки Мн. Якщо точка Мн знижується до нуля, то аустеніт при загартуванню не розпадається, і, отже, така сталь при кімнатній температурі має аустенитную структуру.

Легуючі елементи багатодітній родині і вплив на зростання зерна аустеніту при нагріванні. Всі легуючі елементи, за винятком марганцю, зменшують схильність аустенітного зерна до зростання. Марганець, навпаки, сприяє зростанню зерна. Елементи, що не утворюють карбідів в сталі (Ni і ін.), Мало впливають на зменшення схильності аустенітного зерна до зростання. Значно більшою мірою перешкоджають росту аустенітного зерна карбидообразующие елементи (Cr, Mo, V, W, Ti), що пояснюється чисто механічним перешкодою, який чинять карбіди росту зерна. Крім гальмуючого дії карбідів, на зменшення швидкості росту аустенітного зерна впливають також оксиди: оксид алюмінію (Al2O3 ), Окис титану (TiO2) та ін.

Легуючі елементи впливають на дифузійні перетворення, пов'язані з виділенням та коагуляцией карбідів, що відбуваються при відпустці загартованої сталі. Більшість легуючих елементів (Cr, Mo, і ін.) Уповільнюють процес розпаду мартенситу. Виділення з твердого розчину легованого цементиту і подальша його коагуляція відбувається більш утруднено, і для цього потрібна вища температура в порівнянні з температурою, при якій відбувається виділення і коагуляція цементиту вуглецевої сталі при відпустці. Це пояснюється тим, що в вуглецевої сталі відбувається дифузія тільки вуглецю, а в легованої сталі дифундують і вуглець, і легуючий елемент.

Характерним явищем, що спостерігаються в марганцевистих, хромистих, хромомарганцовістих, хромонікелевих і деяких інших сталях є так звана відпускна крихкість. Як видно з кривої зміни ударної в'язкості хромонікелевої сталі, в залежності від температури відпустки спостерігаються дві температурних зони крихкості: перша-прі 250-4000З і друга-прі 500-6000С. Крихкість в першій зоні є результат нерівномірного розпаду кристалів мартенситу по їх кордонів і в обсязі, що призводить до об'ємно-напруженого стану.

Крихкість в другій зоні, як це видно з кривої ударної в'язкості, проявляється тільки в тому випадку, якщо сталь з температури відпустки охолоджується повільно. При швидкому охолодженні ударна в'язкість з підвищенням температури безперервно підвищується, і крихкості не спостерігається.

Крихкість при повільному охолодженні з температури високоговідпустки виникає внаслідок збагачення прикордонних зон зерен фосфором. Характерною особливістю відпускної крихкості другої зони є її оборотність. Якщо тендітну сталь знову нагріти до температури 500-6000З і швидко охолодити, то сталь стане в'язкою.

Введення в сталь невеликої кількості молібдену (0,2-0,3%) або вольфраму (0,5-0,7%) значно зменшує схильність до відпускної крихкості в другій зоні.

Легуванням стали (різними елементами в різній кількості) і застосуванням відповідної термічної обробки можна отримати в порівнянні з вуглецевою сталлю велику в'язкість при однаковій міцності, велику міцність при однаковій в'язкості і навіть вищі і міцність, і в'язкість.

Але перевага легованих сталей в порівнянні з вуглецевими полягають не тільки в більш високих механічних властивостях. Легуванням можна змінити і фізико-хімічні властивості стали, отримати сталь нержавіючу, кислотостійку, жароміцних, немагнітну, магнітну, з особливими тепловими і електричними властивостями.

 




 Вуглецеві сталі. |  Маркування сталей. |  КОНСТРУКЦІЙНІ СТАЛИ |  Конструкційні будівельні стали. |  Вплив легуючих елементів на властивості стали. |  Класифікація і маркування легованих сталей. |  Маркування сталей. |  Конструкційні леговані стали. |  Цементуемие леговані стали. |  середньовуглецевих сталей |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати