Головна

Леговані стали. Загальна характеристика.

леговані стали - Сталі, що містять додаткові компоненти (легуючі елементи - хром, нікель, кремній, марганець, вольфрам, молібден, ванадій і ін.), Для отримання необхідних властивостей.

Деякі елементи мають більшу спорідненість до кисню, сірки, фосфору, ніж залізо і утворюють неметалеві включення: Оксиди (MnO, Al2O3, SiO2, P2O5), Сульфіди (MnS), фосфіди (Fe3P). Кількість цих включень в звичайних промислових сталях невелика.

Легуючі елементи, що мають більшу спорідненість до вуглецю, ніж залізо, утворюють прості і складні карбіди.

Кремній, алюміній, мідь, нікель, магній, не утворюють карбідів. Знаходяться в сталях в твердих розчинах (в аустените або в фериті). При певних умовах знижують стійкість інших карбідів.

Такі елементи як срібло і свинець нерозчинні в стали і містяться у вигляді металевих включень. Гранична розчинність міді - 1,0%. Тому стали леговані сріблом, свинцем (крім автоматних сталей) і міддю (більше 1,0%) промислового використання не мають.

У процесі тривалого нагрівання вище 900 ° С відбувається зростання зерен аустеніту - перегрів стали. Легуючі елементи в тій чи іншій мірі зменшують схильність до зростання зерен аустеніту. Найбільш сильно гальмують укрупнення зерен аустеніту - V, Ti, Al, Zr; в меншій мірі - W, Mo, Cr; майже не впливають - Ni, Si.

1. Вплив малихконцентрацій легуючих елементів

У невеликій кількості легуючі елементи заміняють атоми заліза в твердих розчинах (аустеніт, ферит, мартенсит, цементит) і впливають на їх властивості та температурні інтервали існування.

 Більшість легуючих елементів уповільнює розпад переохолодженого аустеніту на ферито-цементітную суміш за рахунок уповільнення швидкості дифузії вуглецю. Деякі елементи (Mn, Ni, Si) не змінюють форму кривих на С-образної діаграмі (див. Рис. 5.1, а). При введенні Cr, W, V, Ti на С-образної діаграмі змінюється як форма кривих, так і самі криві зміщуються вправо по осі часу (рис. 5.1, б). Це призводить до зменшення критичної швидкості охолодження при загартуванню і дозволяє зміцнювати більш масивні вироби в порівнянні з виробами, виготовленими з вуглецевих сталей. Прожарювана вуглецевих сталей - 10-15 мм, легованих сталей - до 100-200 мм і більше. Найбільш ефективно підвищує прокаливаемость введення одночасно декількох елементів: Сг-Mo, Cr-Ni, Сг-Ni-Mo та ін.

Потрапляючи в ферит, легуючі елементи (кремній, марганець і нікель) розчиняються за типом заміщення, і істотно підвищують міцність стали. При введенні 4% Si твердість фериту (60-80 НВ) Зростає до 200 НВ. Менший вплив чинять Mo, W і Cr.

При нагріванні легований мартенсит стійкіший, ніж нелегований. Це вплив легуючих елементів на мартенсит використовується при створенні жарочних сталей.

Легуючі елементи, що мають більшу, ніж у заліза спорідненість до вуглецю, заміщають атоми заліза в цементиті з утворенням легованого цементиту: наприклад (FeMn)3C замість Fe3C. Однак якщо марганець може замістити в решітці цементиту все атоми заліза з утворенням карбіду - (Mn)3C, то хром - 25%, молібден - 3%, вольфрам - 1%. Сильніші карбидообразующие елементи (Ti, Nb, V, Zr) мало розчиняються в цементиті і утворюють спеціальні карбіди.

2. Вплив високих концентрацій легуючих елементів

карбидообразующие елементи. Більшість легуючих елементів мають високу ступінь спорідненості до вуглецю і здатні утворювати карбіди. До них відносяться перехідні метали з не повністю добудованої 4s-Електронна оболонкою (Fe-Mn-Cr-Mo-W-Nb-Zr-Ti). Чим менше електронів на оболонці, тим стійкіше утворюється карбід. У порівнянні з карбідами, що мають складні кристалічні решітки (Fe3C, Mn3C, Cr7C3), Карбіди, що мають прості решітки (Mo2C, WC, VC, NbC) мають більш високу твердість, розкладаються і розчиняються в аустените при більш високих температурах, повільніше ростуть. Сталь з такими карбідами більш зносо- і теплостійка. Під загартування її нагрівають до більш високих температур.

Деякі легуючі елементи, що вводяться у великій кількості, можуть утворювати интерметаллические з'єднання (Fe2W, Co7W6, Ni3Ti і ін.), Що має великий вплив на формування структури і властивості вуглецевих сталей.



 Загартування і відпустку вуглецевої сталі. |  Зміцнення поверхні. Обробка ТВЧ (струмом високої частоти)

 Поверхневі дефекти кристалічної будови. |  Пружна і пластична деформація. руйнування металів |  Діаграма стану з повною розчинністю компонентів. |  Діаграма стану з повною нерастворимостью компонентів. |  Хіміко-термічна обробка |  Полімери і пластмаси. Будова, механічні властивості. |  пластмаси |  керамічні матеріали |  композиційні матеріали |  Операції вільного кування |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати