Теоретичні відомості. Легованими називають сталі, які, крім заліза, вуглецю і технологічних домішок, містять спеціальні домішки (легуючі елементи)

Легованими називають сталі, які, крім заліза, вуглецю і технологічних домішок, містять спеціальні домішки (легуючі елементи). Легуючі елементи вводять до складу сталі для надання їй або покра­щання певних фізичних, хімічних, механічних або технологічних властивостей. Сталі можуть містити один або кілька легуючих елементів. Наявність цих елементів приводить не тільки до зміни властивостей сталі, а й до зміни режимів її термічної обробки. Легуючі елементи в тій чи іншій мірі розчиняються в основних фазах сталі (фериті, аустеніті, цементиті) або утворюють спеціальні карбіди. Розчинюючись у залізі, елементи впливають на температурний інтер­вал існування його алотропічних модифікацій, змінюючи критичні точки А₃ і А₄ (відповідно 911 і 1392 °С) на шкалі температур діаграми стану. Такі елементи, як Мn, Ni, Pt, C підвищують точку А₄ і знижу­ють A₃, тобто розширюють область існування у-модифікацій заліза (рис. 4.11, a); Si, Al, W, Sn, Mo, V, Ті, Sb — знижують точку А₄ і підвищують А₃,, тобто звужують область існування у-модифіка­цій заліза і розширюють область існування модифікацій а-заліза (рис. 4.11, б).

Це може призвести до того, що при певному вмісті елементів, наприклад, Мn і Ni, у-стан буде існувати як стабільний від кімнатної температури до температури плавлення (аустенітні сплави). При певному вмісті таких елементів, як V, Мо, Sі та інші, стабільним для всіх температур буде а-стан (феритні сплави).

Багато елементів (W, Cr, Si, Mo, V, Ті) зміщують положення критичних точок на діаграмі залізовуглецевих сплавів (лінія SE) ліворуч. Внаслідок цього сталь, легована цими елементами, буде утворювати перлітну структуру при вмісті вуглецю < 0,8 %.

Важливим є вплив легуючих елементів на властивості фериту. Розчинюючись у кристалічній гратці а-заліза атоми легуючих елементів змінюють її параметри, підвищують характеристики міцності фериту і знижують пластичність. Найбільше підвищують міцність Si, Мn і Ni, дещо менше Mo, W, Сг. Більшість елементів, зміцнюючи ферит, незначно впливають на пластичність, проте знижують ударну в'язкість сталі (за винятком Ni). Привмісті до 1 % Мn і Сг підвищують ударну в'язкість. За умов дальшого підвищення їхнього вмісту ударна в'язкість знижується, досягаючи рівня значень нелегованого фериту при 3,0 % Сг і 1,5 % Мп.

У періодичній системі елементів ліворуч від заліза розміщені так звані перехідні метали (мають недобудовану d-оболонку порівняно з Fe) — карбідоутворюючі елементи (Ті, W, Сг, Мп, V, Nb, Mo), a праворуч — ті, що не утворюють карбідів (Co, Ni, Cu). Чим менше заповнена d-оболонка елемента, тим активніше він утворює карбіди. Карбідні фази мають високу твердість і температуру плавлення. Кількість, подрібненість, характер розміщення, морфологія і природа карбідної фази суттєво впливають на властивості легованої сталі.

Карбідоутворюючі елементи впливають не лише на ізотермічне перетворення аустеніту, а й на самий процес ізотермічного перетворення. При цьому утворюються карбіди, розчинні в аустеніті, які по різному впливають на швидкість розпаду аустеніту за різних тем­ператур.

Практично важливим є здатність легуючих елементів сповільнювати швидкість розпаду аустеніту під час перлітного перетворення. Це сприяє глибокій прогартованості і переохолодженню аустеніту до інтервалу мартенситного перетворення (зменшення V_кр)

Прогартованість значно підвищується при одночасному легуванні кількома елементами (Сг + Mo, Cr + Ni, Cr + Ni + Мо) порівняно з роздільним легуванням Мо, W, В, які також підвищують прогартованість сталі.

Важливим є також вплив легуючих елементів на ріст зерна сталі. Сприяють цьому росту Мn і В. Слабо впливають на розміри зерна Ni, Co, Si, Cu (не утворюють карбідів). Карбідоутворюючі елементи (Сг, Мо, W, V, Ті) подрібнюють зерно і гальмують його ріст при підвищених температурах.

Завдання до практичної роботи: опрацювати теоретичний матеріал, заповнити таблицю і зробити висновки.

Хід роботи:

Поиск по сайту: