Оглавление:
Фазы и структурные составляющие в легированных сталях и сплавах
- Легированная сталь и сплав фазовые и структурные компоненты Фаза на основе Fe и легирующие элементы Сплав Fe-В отличие от углеродистых сталей с легирующими элементами образуются легированные ферриты и Аустениты. Легирующий феррит представляет собой твердый раствор легирующих элементов типа a-Fe. Поскольку атомный радиус легирующих элементов близок к атомному радиусу Fe, в рассматриваемом сплаве образуется перестановочный твердый раствор.
Твердый раствор с бесконечно ограниченной растворимостью образует Ni и Co, и только a-Fe образует Cr и V. By медленное охлаждение, эти непрерывные твердые растворы образуют химические соединения FeNi3, FeCo, FeCr и FcV. С другой стороны, Mn, W, Mo, Ti, Nb, Al и Zr образуют с ней замещающий твердый раствор ограниченной растворимости. Когда количество легирующих элементов превышает предел его растворимости, он образует химическое соединение с Fe.
C, B и N образуют интерстициальный твердый раствор с Fe. Людмила Фирмаль
Несмотря на известную идентичность, атомные радиусы Fe и легирующих элементов различаются по величине. Поэтому введение W и Mo значительно увеличит постоянную решетки феррита. Когда? IG0. Если исключить Cr, Mn и Ni, то это изменение незначительно, например, наличие Si значительно снижает значение параметра. Легирующие элементы искажают кристаллическую решетку феррита, и чем они больше, тем больше атомные радиусы Fe и легирующих элементов и тем больше количество света.
Доминирующий элемент присутствует в сплаве(рис. 11.8). Если разница между атомным радиусом Fe и легирующих элементов не превышает 8%, то образуется твердый раствор замещения, не ограниченный по растворимости. Если атомный радиус Fe и легирующих элементов отличается от 8 до 15%, образуется перестановочный твердый раствор с ограниченной растворимостью (по мере увеличения разности атомных радиусов растворимость этих элементов в Fe уменьшается).
- При атомном радиусе Fe и легирующих элементов различаются более чем на 20%、 Поплавок. Рис. 11.8. постоянная решетки a-Fe не изменяется в зависимости от концентрации легирующих элементов. Когда атомный радиус легирующих элементов достигает 63% атомного радиуса Fe, образуется растворенный интерстициальный раствор. Рис. 11.9.Влияние легирующих элементов на свойства легированного феррита： а-гердоэг; 5-ударная вязкость (Л. Л. Гряев.） (Растворимость этих элементов в Fe уменьшается с увеличением атомного радиуса элемента.)
В зависимости от содержания легирующих элементов изменяются и характеристики легированных ферритов(рис.11.9). Упрочнение легированных ферритов обусловлено искажением кристаллической решетки введением в Fe разнородных атомов с различными атомными радиусами и электронными структурами, а также изменением природы и структуры продуктов
превращения вследствие охлаждения аустенита и образования феррита. Людмила Фирмаль
Упрочнение при быстром охлаждении легированных ферритов из неуглеродистых сплавов (с <0,02%) связано с образованием мартенситных структур. Поэтому при медленном охлаждении образуется нормальный (многогранный) феррит, а при быстром охлаждении игольчатый феррит имеет сходный внешний вид с мартенситом. Твердость игольчатого феррита HB составляет 100 ~ 150 МН, чем твердость многогранного феррита! М2 выше. Такое упрочнение происходит за счет фазового упрочнения(из-за того, что превращение y — > a сопровождается переохлаждением при низких температурах, а также объемными изменениями, которые происходят в результате упрочнения фаз y и a).
В результате преобразования y_a блочная структура практически разрушается и является важным ка. Fe выше точки с легирующими элементами образует легированный аустенит (твердый раствор легирующих элементов в y-Fe).Введение и увеличение количества легирующих элементов в безуглеродный аустенит укрепляет его при комнатной температуре, значительно повышает его прочностные характеристики при высоких температурах, что сказывается на его физико-химических свойствах.
Система сплав элемент фаза-C В отличие от Ni, Si, Co и A1, легирующие элементы, такие как Cr, Mn, W, Mo, V, Ti, Nb, Ta и Zr, образуют стабильные карбиды в результате легирования С. Электронная структура (D. I … В зависимости от расположения элемента в периодической системе Менделеева), легируемый элемент с Fe образует простые и сложные карбиды. Карбид образуется элементом на левой стороне Fe в периодической системе. Эти элементы переходной группы имеют низкую целостность P электронной оболочки.
Самый левый элемент периодической системы соответствует более стабильному карбиду. По степени химического сходства с с Карбидообразующие элементы составляют ряд Fe, Mn, Cr, Mo, W, Nb, V, Ta, Zr, Ti. In кроме того, элементы, расположенные в начале этого ряда, образуют карбиды низкой стабильности, они легко диссоциируют при нагревании, а элементы, расположенные в конце этого ряда, образуют более стабильные карбиды, которые диссоциируют только при температуре выше критической точки сплава. По структуре карбиды легирующих элементов можно разделить на 2 группы: простая кристаллическая решетка (интерстициальная фаза) и сложная кристаллическая решетка, в узлах которой расположены атомы металла и с. С.
Рисунок II: рисунок II системы 10 Ti-C Первая группа включает карбид Mo2C. ВВЦ; W2C; NbC; VC; TaS; Ta2C; ZrC и TiC. So, в TiC кристаллическая решетка состоит из 2 решеток K12(одна состоит из атомов Ti, другая-из атомов C).Карбид в интерстициальной фазе кристаллизуется при критических дефектов с(рис. 11.10). Диаграмма к диаграмме состояния системы В-с. — Ж-ж. VoCz v2c за + 1 я ВК— ВК + с Интерстициальная фаза может растворить металл, заменив участок с образованием твердого раствора на основе карбида. Легированный цементит (Fе, СГ) 3С. (, Млн Фе) 3C и т. п.(Рис. 11.11).
Карбиды первой группы практически не растворяются в аустените(они не переходят в твердый раствор даже при высоких температурах). 2-я группа включает карбиды Fe3C. МР3; СГ, С3; ЗБ.. и… ^ ; Fe3Mo3C; Fe3 \ V3C; при нагревании легко растворяется в аустените. Карбидообразующие элементы распределены по разным фазам в зависимости от их количества и содержания углерода. Они растворяются в цементите и железе, образуя новые карбиды. 163. 6. * Фаза легированной стали Легированные стали бывают легированными аустенитными, легированными ферритными и карбидными.
Первая ступень-это основа из нержавеющей стали, термостойкая и Немагнитная. 2-ой главный компонент нержавеющей стали и стали сплава структурной. Рассмотрим Карбидную фазу сплава steel. It отличается от специальных карбидов цементными и легирующими элементами, так как на основе простых карбидов образуется специфический твердый раствор. Цементит (Fe3C), как известно, является карбидной фазой углеродистой стали. При введении легирующего элемента он замещается атомом Fe цементита.
Замены могут быть частичными или complete. In в этом случае цементит, содержащий замещенный атом железа, является легированным цементитом. Растворимость легированного цементита связана с различием параметров легирующих элементов и Fe. Таким образом, Cr замещает до 25% атомов Fe в цементите. МО растворяется в цементите до 1%. W-до 0,5%; V-до 0,1?6; Ti-до 0,01%.Рассматриваемых легирующих элементов образуют соответствующие карбиды:(Fе, СГ) ас; (Fе, МО)3 с; (ИП, Б) 8С; (Фе, в) 3C и(Fe, который, ти) 3С. Mn образует карбид (Fe, Mn) 3C, но при увеличении его содержания получается изоморфный карбид (Mn8C).С другой стороны, Ta, Nb и Zr не растворяются в цементите.
Карбидообразующие элементы (Cr, Mn, V, Ti, W, Mo) сосредоточены в карбидной фазе, в то время как некарбидообразующие элементы (Co, Ni и др.) концентрируются в легированных ферритах. В результате замещения атомов основного металла легирующими элементами или железом образуются композитные карбиды с цементитом или специальными карбидами. Например, (Cr, Fe) — C3; (Cr, Fe) 23C6; (Fe, Mo) 3C и так далее. Однако V, Ti, Ta, Zr, Nb и Hf не растворяются в цементите и образуют специальный карбид VC. TiC; TaS; ZrC; NbC; HfC не растворяет Fe.
В легированной стали, 2 металла (Fe и легирующих элементов) участвуют в формировании двойной carbides. In кроме того, дальнейшее растворение легирующих элементов в цементите невозможно. Например, введение W или Mo приведет к образованию следующих двойных карбидов: (Fe, No.) 23свили (Fe, Mo) 23CG; причем увеличение их концентрации приводит к образованию карбидов Fe2W2C и Fe2MojC. При введении некоторых легирующих элементов твердые растворы этих металлов формируются в легированный аустенит и феррит.(Fе, СГ, Мп) 3С; (СГ, Fе, МО)2cSv и т. д. На рисунке 11.12 показано изотермическое сечение нескольких фазовых диаграмм тройных систем.
Из приведенного выше рисунка, например, если сталь содержит Cr, Mo и W с относительно небольшим количеством C, C первоначально образует карбид с наиболее активным карбидом Рис. 11.12.Изотермический вид в поперечном сечении диаграммы состояния 20°С системы： С помощью элементов: W и Mo. Благодаря высокому содержанию C, он сочетается с Cr и Fe, которые являются менее активными карбидообразующими агентами. Поэтому при увеличении количества с、 е.） Я-Fе-СГ-с; 6-Кэ — МО-Си: л-Фе — Ш — СЈ• — ИП-В-С; О-Фе — Ли — Си
Если Сталь имеет несколько карбидных фаз, то при введении новых, более эффективных карбидообразующих элементов последние будут реагировать с соединением с, содержащим менее эффективный карбидообразующий агент. Например, в Стали с содержанием Fe, (Ш, МО) 3С, СГ-С3 карбида, в первую очередь связывается с карбид Cr7C3 C, а затем облигации до FE3(Ш, МО)3С карбида C. В этом случае, СГ, W и МО закрепить в таком порядке.
Смотрите также:
| Влияние легирующих элементов на образование и превращения аустенита | Поверхностный наклеп |
| Влияние легирующих элементов на превращения при отпуске | Общая характеристика влияния легирующих элементов |
