- Общая характеристика легирующих сталей. Влияние легирующих элементов на свойства стали.
- Классификация и маркировка легированных сталей.
- Конструкционные легированные стали.
- Инструментальные легированные стали.
Влияние легирующих элементов на свойства сталей. Влияние легирующих элементов на свойства легирующих сталей
Влияние легирующих элементов на свойства сталей
Хром образует весьма устойчивые карбиды, которые выпадают по границам зерен, способствуя возникновению межкристаллитной коррозии. Карбиды выпадают при температуре 400—800° С, этот процесс зависит от продолжительности выдержки стали при указанных температурах. С этой точки зрения характерна резка высоколегированных сталей больших толщин, у которых сравнительно широкая зона нагрева и металл у поверхности реза продолжительное время находится при высоких температурах. При наличии хрома сталь обладает способностью к самозакаливанию, при этом твердость ее повышается.
Никель является слабо окисляемым элементом. Сплавы, содержащие 30—40% Ni, окисляются приблизительно с такой же скоростью, что и чистый никель. Вследствие этого никель при расплавлении переходит в соседние слои металла. Добавка никеля в хромистые стали (не более 2%) увеличивает их прокаливаемость (особенно сталей небольших сечений), что может вызвать трещинообразование,
Углерод. В применяемых на практике высоколегированных и кислотоупорных сталях содержится не более 0,5% С. Такое количество углерода не препятствует удовлетворительному протеканию резки. Однако при резке таких сталей необходимо помнить о том, что углерод повышает чувствительность этой стали к межкристаллитной коррозии. Предельное содержание углерода, при котором отсутствует восприимчивость стали к межкристаллитной коррозии, зависит от содержания в ней хрома и определяется из следующей зависимости:
Сr — 80% С ≥ 16,8.
Влияние никеля на содержание углерода в стали противоположно влиянию хрома: с увеличением никеля от 0 до 13% в стали с 18% Сr содержание углерода должно быть уменьшено от 0,025 до 0,016%; при этом обеспечивается невосприимчивость стали к межкристаллитной коррозии.
Марганец хорошо окисляется. Марганец (до 2°/о) снижает температуру плавления стали, но одновременно снижает и температуру плавления окислов, вследствие чего резка не требует специальных приемов. Однако высокое содержание марганца в стали обусловливает заметное повышение твердости кромок реза. Такая сталь очень чувствительна к перегреву, и ее механические свойства сильно колеблются даже при небольших изменениях давления режущего кислорода и мощности подогревающего пламени.
Кремний, содержащийся в стали в обычных количествах, не препятствует резке. Кремний уменьшает чувствительность хромоникелевых сталей к межкристаллитной коррозии, а также повышает их стойкость при высоких температурах. Однако с увеличением содержания кремния в стали процесс резки замедляется.
Молибден, введенный в хромоникелевую сталь, повышает ее твердость. Сталь мартенситного класса, содержащая молибден, должна быть подвергнута термической обработке до и после резки.
Алюминий в высоколегированной стали повышает ее сопротивление окислению путем образования защитной пленки окислов алюминия. Алюминий в высокохромистых сталях при высоких температурах вызывает рост зерен и хрупкость. Поэтому после резки такие стали надо подвергать термической обработке — нагреву до 750—850°С и быстрому охлаждению в воде.
Вольфрам немного повышает коррозионную стойкость аустенитных сталей, а также их сопротивляемость к межкристаллитной коррозии. Однако вольфрам вызывает хрупкость стали. Для предотвращения образования трещин в процессе резки высоколегированных сталей мартенситного класса, содержащих вольфрам, необходимо их подогревать перед резкой до 300—420°С и подвергать отпуску при 650—760° С после резки.
Титан обладает большим сродством к углероду и азоту. Благодаря образованию карбидов и нитридов титана устраняется межкристаллитная коррозия в хромоникелевых сталях.
Обычное содержание титана в сталях (до 3%) не ухудшает резки, а наоборот повышает их стойкость против трещинообразования у кромки реза.
Ниобий подобно титану обладает значительным сродством к углероду и образует карбиды. Благодаря этому высокохромистые стали с ниобием менее подвержены хрупкому разушению при высоких температурах, и их можно разрезать без последующей термической обработки.
www.prosvarky.ru
Влияние легирующих элементов на свойства стали.
Количество просмотров публикации Влияние легирующих элементов на свойства стали. - 1207
Ш - шарикоподшипниковые хромистые стали ШХ6, ШХ9, ШХ15.
Стали узкого применения
Особо высококачествкнные.
Стали выпускают 1)качественные, 2)высококачественные и
Классификация по качеству
Стали с особыми свойствами
Инструментальные стали
Конструкционные стали
Особенности маркировки сталей различного назначения
| Легированная сталь является конструкционной, в случае если она удовлетворяет двум требованиям: 1. В начале марки стоит двузначная цифра; 2. Сумма легирующих элементов не превышает 5 %. |
| Сталь является инструментальной, если: 1. В начале марки стоит однозначная цифра. К примеру, сталь 9ХС, содержащая 0,9 % С, 1%Cr,1%C. 2. В случае если цифра в начале марки опускается. К примеру, X, ХГ, ХВГ. Цифра опускается в том случае, в случае если среднее содержание углерода соответствует ~1 %, т. е. в сталях X, ХГ, ХВГ и др. Размещено на реф.рфсодержится по 1 % С. Исключение составляет сталь марки XI2 и ее разновидности: Х12Ф, Х12М, в которых содержание углерода по верхнему пределу ~2 %. Это самые высокоуглеродистые стали выплавляемые в России. 3. В случае если марка стали начинается с буквы ʼʼРʼʼ - Р18, Р6М5, Р6МЗ и др. Размещено на реф.рф- это так называемые быстрорежущие стали, применяемые для изготовления высокопроизводительного режущего инструмента. Буква ʼʼРʼʼ - от слова ʼʼpanudʼʼ, что означает ʼʼскоростное резаниеʼʼ. За буквой ʼʼРʼʼ указывается содержание главного легирующего элемента - вольфрама (W) в целых процентах. Содержание углерода в быстрорежущих сталях примерно 1%. |
| Легированная сталь является сталью с особыми свойствами, в случае если она удовлетворяет двум требованиям: 1. В начале марки стоит двузначная цифра; 2. Сумма легирующих элементов превышает 5 %, и чаще всего она более 10 %. |
У сталей, применяемых в виде литья (в отливке), в конце марки приписывается буква Л (35ГТРЛ).
В марках некоторых сталей более узкого применения указывается их назначение.
Так, стоящие в начале марки буквы ʼʼШʼʼ или ʼʼАʼʼ обозначают:
Содержание хрома в этих сталях указывается в десятых долях процента, а содержание углерода (~ 1% С) не указывается. Так, сталь ШХ15 содержит 1% С и 1,5% хрома.
4.2. А - автоматные стали.
Хром (Сг) вводят в сталь как легирующий элемент (1,5—2,5%). Важно заметить, что для специальных целей изготовляют стали с очень высоким (до 30,0%) содержанием хрома. Он повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионную стойкость; большое количество хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных свойств.
Никель (Ni) сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, повышает сопротивление удару, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения. Никель увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем.
Вольфрам (W) образует в стали очень твердые химические соединения—карбиды(WС), резко увеличивающие твердость и красностойкость стали. Вольфрам препятствует росту зерен при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Это дорогой и дефицитный металл.
Ванадий (V) повышает твердость и прочность, измельчает зерно.
Кремний (Si) в количестве более 1% оказывает особое влияние на свойства стали: содержание 1—1,5% Si увеличивает прочность, причем вязкость сохраняется. При большем содержании кремния увеличиваются электросопротивление и магнитопроницаемость. Кремний увеличивает также упругость, кислотостойкость, окалиностойкость. Но он повышает склонность стали к тепловой хрупкости. По этой причине содержание кремния в сталях ограничивают.
Марганец (Мn) при содержании более 1% увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности. С учетом меньшей стоимости, марганец используют для частичной замены никеля с целью получения нужного сочетания механических свойств стали.
Кобальт (Со) повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.
Молибден (Мо) увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах.
Титан (Ti) повышает прочность и плотность стали, способствует измельчению зерен, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.
Ниобий (Nb) улучшает кислотостойкость и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.
Алюминий (Al) повышает окалиностойкость.
Медь (Сu) увеличивает антикоррозионные свойства, она вводится главным образом в строительную сталь.
ТЕМА: ʼʼИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ И СПЛАВЫʼʼ
Инструментальными называются углеродистые и легированные стали, обладающие высокой твердостью, прочностью и износостойкостью и применяемые для изготовления следующих базовых групп инструмента:
- режущего;
- штампового;
- мерительного.
referatwork.ru
|
ТОП 10: |
Единый алгоритм для расшифровки сталей.
Важно! Сталь – основной сплав, применяемый в металлообработке. Знать его получение, свойства, уметь изменять эти свойства различными способами, увеличивая диапазон его эксплуатационных качеств - профессионально необходимо. IV. Термическая обработка Ме (Т/О). Т/О – тепловое воздействие на металл, состоящее из нагрева, выдержки и охлаждения. Цель Т/О – изменить структуру, а значит, свойства металла. Способы Т/О: 1. Объемная; 2. Поверхностная; 3. Химико-термическая; 4. Термо-механическая; 5. Электро-термическая; Нагрев при т/о назначается для получения 100%-го аустенита. Выдержка назначается для равномерного прогрева изделия по всему объему, выравнивания внутреннего строения. Охлаждение назначается для перевода аустенита в одну из следующих составляющих:
Рис. Микростуктуры, полученные в результате нагрева и охлаждения стали марки 40 с различной скоростью
1. Перлит + Феррит 2. Аустенит 3. Мартенсит 4. Троостит 5. Сорбит 6. Феррит+ Перлит Виды т/о
Закаливаемость – способность стали закаливаться на мартенсит. Прокаливаемость – глубина проникновения закаленной зоны. Улучшение – закалка + высокий отпуск. Естественное старение – отпуск при невысоком нагреве (120о-150оС) и выдержка при комнатной температуре более 3х месяцев.
С помощью диаграммы состояния «Fe-C» можно определить температуру нагрева сплава, структурные составляющие и свойства, ожидаемые после т/о.Химико-термическая обработка сталей (ХТО). ХТО – совмещенный процесс химического и механического воздействия, заключается в равномерном нагреве и насыщении поверхности металла каким-либо химическим элементом. Цель – изменение свойств поверхностных слоев без изменения свойств сердцевины. В основе ХТО лежат 4 процесса: 1. Диссоциация – образование активных атомов в насыщающей среде; 2. Адсорбция – поглощение активных атомов поверхностным слоем металла; 3. Диффузия – проникновение адсорбированных атомов вглубь металла; 4. Образование и рост новой фазы Виды ХТО.
|
infopedia.su
Влияние легирующих элементов на структуру и свойства сталей
Количество просмотров публикации Влияние легирующих элементов на структуру и свойства сталей - 1392
Легирование - это введение в состав стали элементов, оказывающих полезное влияние на ее структурное состояние и свойства. Легирующими считают любые компоненты, введенные в сталь, кроме базовых - железа и углерода, в случае если они не являются примесями. Как правило, содержание примеси в составе стали ограничивается верхними пределами. Легирующими компонентами бывают: хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий и др.
Примесями в первую очередь являются: сера, фосфор, кислород, водород и др., ᴛ.ᴇ. такие элементы, которые оказывают вредное влияние на свойства сталей. Примесями могут считаться и такие элементы, как медь, никель, хром (если они не предусматриваются марочным составом стали, и их содержание ограничивается по верхнему пределу с указанием "не более"). Кремний и марганец вводят во все стали в качестве технологических добавок, и легирующими элементами не считаются, в случае если их содержание не превышает нескольких десятых долей процента. В случае если они вводятся в сталь в количествах, превышающих норматив для технологической добавки (кремния - более 0,4-0,5%, марганца - выше 0,8%), то они также являются легирующими элементами.
Влияние легирующих элементов на фазовый состав сталей
Железу свойственны два полиморфных (аллотропических) превращения при температурах 911 и 1392 ºС. В соответствии с диаграммой железо-углерод (глава 4), углерод повышает температуру высокотемпературного полиморфного превращения (линия NI) и понижает температуру нижней критической точки (линия GS), расширяя область γ-твердого раствора (аустенита).
Все легирующие компоненты разделяются на две группы: расширяющие или сужающие область аустенита (рисунок 6.1). К элементам, расширяющим γ-область, и понижающим критическую точку Ас3, относятся: Mn, Co, Ni, Cu. Сужают аустенитную γ-область и повышают критическую точку Ас3: Si, Al, Cr, Mo, W, V, Ti. При большом содержании компонентов, расширяющих γ-область (рисунок 6.1, а), температура полиморфного превращения может снизиться ниже комнатной. В этом случае равновесной фазовой составляющей сталей становится аустенит (γ-фаза), и такие стали называют аустенитными.
| Рисунок 6.1. Схема преобразования диаграмм фазового равновесия в связи с влиянием легирующих элементов на температуру полиморфных превращений железа |
При высоком содержании элементов α-стабилизаторов стабильной фазой в широком интервале концентраций становится α-фаза. Стали с такой структурой называют ферритными.
Легирующие элементы растворяются в α- и γ-железе, образуют, соответственно, легированный феррит и легированный аустенит. Все легирующие элементы, в отличие от углерода, образуют твердые растворы замещения.
Растворенные в аустените, все легирующие элементы понижают содержание углерода в эвтектоиде. Причем почти все легирующие элементы, за исключением никеля и марганца, повышает температуру эвтектоидного превращения (рисунок 6.2).
При растворении атомов легирующих компонентов искажается решетка железа, усиливаются межатомные связи, существенно повышается прочность твердых растворов практически без снижения вязкости. Это благоприятно сказывается на всем комплексе механических свойств сталей как в отожженном состоянии, так и, особенно, после упрочняющей термической обработки (рисунок 6.3). Практически все легирующие элементы повышают твердость феррита (а). Ударная вязкость изменяется неоднозначно (б). Никель, хром и до некоторой степени марганец одновременно с повышением твердости феррита увеличивают и его ударную вязкость, тем самым улучшая весь комплекс свойств.
| Рисунок 6.2. Влияние легирующих элементов на положение эвтектоидной точки на диаграмме железо-углерод: а - на содержание углерода в эвтектоиде; б - на температуру эвтектоидного превращения |
| Рисунок 6.3. Влияние легирующих элементов на свойства феррита: а - твердость; б - ударная вязкость |
При дальнейшем увеличении содержании никеля, хрома и марганца, а также при любых содержаниях молибдена, вольфрама и кремния ударная вязкость феррита уменьшается.
Все легирующие элементы (за исключением кобальта), растворенные в твердом растворе - аустените, при переохлаждении с высоких температур увеличивают устойчивость его к распаду, смещая вправо С-образные линии диаграмм изотермического распада (глава 7). Это очень сильно уменьшает критическую скорость закалки, позволяет проводить закалку легированных сталей в масле или, даже на воздухе. Это также снижает опасность образования закалочных трещин, уменьшает коробление изделий и увеличивает прокаливаемость сталей. Комплексное легирование несколькими элементами (Cr, Ni, Mo, W, V) в количестве 5 - 10% позволяет создавать стали с практически сквозной прокаливаемостью даже для очень крупных изделий.
Растворенные в переохлажденном аустените, легирующие элементы (кроме кобальта) понижают точки начала и конца мартенситного превращения (рисунок 6.4). Наиболее сильно влияют на положение мартенситных точек марганец, хром и никель.
| Рисунок 6.4. Влияние легирующих элементов на температуру мартенситного превращения (а) и количество остаточного аустенита (б) для сталей, содержащих 1% С |
Этим объясняется то, что основные стали аустенитного класса содержат эти элементы. Примером такой высокомарганцевой стали является высокоизносостойкая аустенитная сталь Гадфильда (110Г13Л) с 13% Mn. После закалки с высоких температур (1050 - 1100 ˚С) в воде эта сталь имеет аустенитную структуру, а при ударах в поверхностных слоях изделия (к примеру, зуба ковша экскаватора) происходит образование кристаллов мартенсита деформации, что обеспечивает высокую ударно-абразивную стойкость.
Другим примером такого легирования являются аустенитные хромо-никелевые нержавеющие стали типа 08Х18Н10Т, которые после закалки приобретают чисто аустенитную структуру, что обеспечивает важнейшее свойство таких сталей - высокую коррозионную стойкость.
Легирующие компоненты в сталях проявляют различное сродство к углероду, что существенно влияет на их фазовый состав. Малое сродство к углероду проявляют Si, Ni, Co, Cu, Al. Эти элементы, хотя и могут образовывать карбиды при взаимодействии с углеродом, но в сталях в присутствии железа такие карбиды не образуются.
Компоненты, имеющие повышенное сродство к углероду, образуют в стали карбиды. Чем выше сродство легирующего элемента к углероду, тем выше устойчивость карбидов в стали при нагреве. Эти компоненты в порядке увеличения сродства к углероду и, следовательно, в порядке повышения устойчивости карбидов в стали, можно расположить в следующей последовательности: Mn, Cr, Mo, W, Nb, V, Zr, Ti. Наименее устойчивы и легче всего растворяются в аустените при нагреве карбиды марганца, затем хрома и молибдена. Практически нерастворимыми являются карбиды титана и циркония. Именно эти элементы и вводят в сталь для измельчения размера зерна.
При малом содержании Mn, Cr, Mo, W растворяются в цементите, образуя легированный цементит: (Fe,Mn)3C , (Fe,Cr)3C. При более высоком содержании этих легирующих элементов могут образовываться и самостоятельные карбиды: Mn3C, Cr7C3, Cr23C7, Fe3W3C и др. Размещено на реф.рфБолее сильные карбидообразующие элементы (Nb, V, Zr, Ti) в цементите не растворяются и образуют только самостоятельные карбиды.
Карбиды, присутствующие в стали, имеют очень большую твердость, упрочняют сталь, делают ее износостойкой. По этой причине карбидообразующие элементы являются обязательными компонентами в инструментальных сталях. Количество таких элементов в инструментальных быстрорежущих сталях может достигать 20 - 25% по массе.
Особенности термической обработки легированных сталей
Легированные стали характеризуются пониженной теплопроводностью, в связи с чем при нагреве и охлаждении в ней могут возникать более значительные по сравнению с углеродистой сталью градиенты температур по сечению, а, следовательно, и более высокий уровень термических напряжений. Учитывая, что легированные стали более хрупки, по сравнению с углеродистой, эти напряжения оказываются более опасными в отношении образования трещин. По этой причине, нагрев легированной стали при отжиге, под закалку должен проводиться более медленно или с применением ступенчатых режимов.
Легирующие элементы сами трудно диффундируют и затрудняют диффузию углерода в стали. По этой причине для полного завершения фазовых превращений, развивающихся по диффузионным механизмам, а также процессов гомогенизации твердых растворов, легированные стали требуют более длительных выдержек при нагреве под закалку, при отпуске и отжиге. По этой же причине при термической обработке оказывается необходимым и возможным применение более высоких температур нагрева, как при закалке, так и при отпуске. При одной и той же температуре отпуска легированная сталь остается более твердой по сравнению с углеродистой сталью.
При закалке быстрорежущих сталей температура нагрева может достигать значений 1200 - 1280 ºС, что на 350-400 превышает критические точки стали. Несмотря на это, быстрорежущие стали остаются после такой закалки одними из самых мелкозернистых. Способствует получению сверхмелкозернистых структур быстрорежущих сталей большое количество устойчивых карбидов, сохраняющихся в сталях вплоть до температур плавления. Еще одной особенностью термической обработки быстрорежущей стали является крайне важно сть проведения многократного (2-3-х- кратного) отпуска при температуре 550-570ºС, благодаря чему достигается уменьшение количества остаточного аустенита с 25-35% до 2-3% и появление вторичной твердости стали, превышающей твердость закаленной стали (HRC = 63-65). Отпуск при таких температурах обеспечивает сохранение свойств закаленной стали при высокотемпературных нагревах до 600 ºС, что делает ее теплостойкой (красностойкой).
referatwork.ru
Влияние легирующих элементов на свойства стали.
Количество просмотров публикации Влияние легирующих элементов на свойства стали. - 589
Легированные стали.
Вопросы:
Легирующие элементы оказывают различное влияние на аллотропические превращения в железе, на карбидную фазу, на фазовые превращения в стали.
По влиянию на аллотропические превращения в железе легирующие элементы разделяют на элементы, дающие открытую область γ-фазы (Мо, Ni, Co, Cu) и замкнутую область γ-фазы (Cr, V, W, Mo, Si, Ti и др.).
Элементы, расширяющие γ-область, повышают точку А4 и понижают точку А3. Элементы, сужающие γ-область, понижают точку А4 и повышают точку А3.
Легирующие элементы в стали могут находиться в карбидной фазе и в твёрдом растворе в железе (феррите или аустените). К элементам, способным образовывать карбиды, относятся: Mn, Cr, W, V, Mo, Ti и др.
При небольшом содержании карбидообразующие элементы растворяются в цементите с образованием так называемого легированного цементита по общей формуле:
(Fe, M)3C,
где М—легирующий элемент.
К примеру, в случае если в цементите растворён Mn, образуется карбид (Fe, Mn)3С, в случае если растворён Cr, то образуется карбид (Fe, Cr)3C и т.д.
При увеличении содержания карбидообразующего элемента образуются самостоятельные карбиды данного элемента с углеродом, так называемые специальные карбиды, к примеру Cr7C3, Mo2C, W2C, VC, TiC и др.
Вольфрам и молибден при их количестве, превышающем предел насыщения цементита͵ образуют двойные карбиды:
Fe3W3C(Fe2W2C) и Fe3Mo3C(Fe2Mo2C)
Карбиды легирующих элементов обладают более высокой твёрдостью, чем карбид железа Fe3С,
Элементы, не образующие карбидов в стали, Ni, Si, Co, находятся в ней главным образом в твёрдом растворе—в феррите или аустените. Карбидообразующие элементы тоже способны частично растворяться в аустените и феррите. При растворении в феррите происходит замещение атомов железа атомами легирующего элемента.
Легирующие элементы по-разному влияют на механические свойства феррита. Марганец и кремний, значительно повышая твёрдость, одновременно резко снижают вязкость феррита. Вольфрам и молибден незначительно повышают твёрдость, но снижают вязкость феррита. Хром в очень малой степени влияет на твёрдость и вязкость феррита. Никель оказывает наиболее благоприятное влияние на феррит; достаточно интенсивно повышает твёрдость, не снижая при этом вязкости.
Легирующие элементы оказывает влияние на эвтектоидную температуру (положение критической точки А1), на содержание углерода в эктоиде (точка S на диаграмме железа—цементит) и на максимальное содержание углерода в аустените (точка Е на диаграмме железа—цементит).
Элементы, сужающие γ-область, повышают, а элементы, расширяющие γ-область, понижают критическую точку А1. Точка S при наличии в стали любого из легирующих элементов сдвигается влево, что приводит к уменьшению содержания углерода в легированном перлите. Точку Е легирующие элементы тоже сдвигают влево, но особенно сильно данный сдвиг наблюдается в сталях, легированных элементами, сужающими область γ-фазы.
Легирующие элементы очень большое влияние оказывают на изотермический распад аустенита. Все элементы, за исключением кобальта͵ замедляет процесс изотермического распада аустенита. Но исходя из способности образовывать карбиды легирующие элементы оказывают принципиально различное влияние на изотермический распад аустенита. Элементы, не образующие карбидов (никель и др.), а также магний, увеличивая устойчивость аустенита͵ не влияют на характер изотермической кривой, которая остаётся такой же С-образной, как для углеродистой стали, только располагается правее от оси ординат, за исключением Со, сдвигающего диаграмму влево.
Карбидообразующие элементы (Cr, W, Mo, V и др.) не только замедляют распад аустенита͵ но и изменяют характер кривой изотермического распада. Как видно из кривых, при изотермическом распаде аустенита в сталях, легированных карбидообразующими элементами (в данном случае Cr), наблюдаются две зоны минимальной устойчивости аустенита и между ними зона максимальной устойчивости аустенита.
Увеличивая устойчивость аустенита͵ легирующие элементы (за исключением кобальта) уменьшают критическую скорость закалки и тем в большей степени, чем дальше от оси ординат располагаются кривые изотермического превращения. Это имеет большое практическое значение, так как чем меньше критическая скорость закалки, тем менее интенсивный охладитель можно применять при закалке. По этой причине легированные стали, при закалке охлаждают в масле.
С устойчивостью аустенита и критической скоростью закалки связана и прокаливаемость. Чем больше устойчивость аустенита и меньше критическая скорость закалки, тем глубже прокаливаемость. По этой причине все элементы (за исключением кобальта) увеличивают прокаливаемость.
Большинство элементов (Mn ,Cr ,Ni и др. Размещено на реф.рф) вызывают снижение точки Мн (начало мартенситного превращения) и увеличение количества остаточного аустенита. Элементы Со и Аl повышают положение мартенситной точки Мн. В случае если точка Мн снижается до нуля, то аустенит при закалке не распадается, и, следовательно, такая сталь при комнатной температуре имеет аустенитную структуру.
Легирующие элементы оказывают также влияние на рост зерна аустенита при нагреве. Все легирующие элементы, за исключением марганца, уменьшают склонность аустенитного зерна к росту. Марганец, напротив - способствует росту зерна. Элементы, не образующие карбидов в стали (Ni и др.), мало влияют на уменьшение склонности аустенитного зерна к росту. В гораздо большей степени препятствуют росту аустенитного зерна карбидообразующие элементы (Cr, Mo, V, W, Ti), что объясняется чисто механическим препятствием, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ оказывают карбиды росту зерна. Кроме тормозящего действия карбидов, на уменьшение скорости роста аустенитного зерна влияют также оксиды: окись алюминия (Al2O3 ),окись титана (TiO2) и др.
Легирующие элементы оказывают влияние на диффузионные превращения, связанные с выделением и коагуляцией карбидов, происходящие при отпуске закаленной стали. Большинство легирующих элементов (Cr, Mo, и др.) замедляют процесс распада мартенсита. Выделение из твёрдого раствора легированного цементита и последующая его коагуляция происходит более затрудненно, и для этого требуется более высокая температура по сравнению с температурой, при которой происходит выделение и коагуляция цементита углеродистой стали при отпуске. Это объясняется тем, что в углеродистой стали происходит диффузия только углерода, а в легированной стали диффундируют и углерод и легирующий элемент.
Характерным явлением, наблюдаемым в марганцовистых, хромистых, хромомарганцовистых, хромоникелевых и некоторых других сталях является так называемая отпускная хрупкость. Как видно из кривой изменения ударной вязкости хромоникелевой стали, исходя из температуры отпуска наблюдаются две температурных зоны хрупкости: первая—при 250-4000С и вторая—при 500-6000С. Хрупкость в первой зоне есть результат неравномерного распада кристаллов мартенсита по их границам и в объёме, приводящего к объёмно-напряжённого состояния.
Хрупкость во второй зоне, как это видно из кривой ударной вязкости, проявляется только в том случае, в случае если сталь с температуры отпуска охлаждается медленно. При быстром охлаждении ударная вязкость с повышением температуры непрерывно повышается, и хрупкости не наблюдается.
Хрупкость при медленном охлаждении с температуры высокого отпуска возникает вследствие обогащения приграничных зон зёрен фосфором. Характерной особенностью отпускной хрупкости второй зоны является её обратимость. В случае если хрупкую сталь вновь нагреть до температуры 500-6000С и быстро охладить, то сталь станет вязкой.
Введение в сталь небольшого количества молибдена (0,2-0,3%) или вольфрама (0,5-0,7%) значительно уменьшает склонность к отпускной хрупкости во второй зоне.
Легированием стали (различными элементами в разном количестве) и применением соответствующей термической обработки можно получить по сравнению с углеродистой сталью большую вязкость при одинаковой прочности, большую прочность при одинаковой вязкости и даже более высокие и прочность, и вязкость.
Но преимущество легированных сталей по сравнению с углеродистыми заключаются не только в более высоких механических свойствах. Легированием можно изменить и физико-химические свойства стали, получить сталь нержавеющую, кислотостойкую, жаропрочную, немагнитную, магнитную, с особыми тепловыми и электрическими свойствами.
referatwork.ru
