Легирующие элементы в стали

Легирующие элементы в стали

• Стальные элементы сплава При введении в сталь легирующие элементы могут образовывать следующую фазу с железом.1) твердый раствор. 2)легированных вяжущими независимых специальных карбидов. 3) интерметаллические соединения. Влияние легирующих элементов на полиморфное превращение железа Все элементы, кроме углерода, азота, водорода и некоторого количества бора, образуют твердый замещающий раствор с железом. Они растворяются в железе и влияют на положение точек А3 и Л4.Эти точки определяют температурный режим а и и наличие железа.

Легирующие элементы можно разделить на 2 группы по их влиянию на температурный режим присутствия полиморфного превращения железа. 136..Содержание легирующих элементов,% а) 5) б) д） Рис.86.Схема влияния легирующих элементов на полиморфизм железа 1-я группа элементов содержит никель и марганец, которые понижают точку A3 и повышают точку A4.As в результате на фазовой диаграмме железосодержащих легирующих элементов наблюдается расширение области γ-фазы и

сужение области существования α-фазы (рис.86, а). как видно из фиг.８ Людмила Фирмаль

で波長は 、 合金 元素素の 影響下 影響下で 、 点ａ４は固相線まで上 上昇し 、 合金 元素素の 濃度度が 増加加した点ａ３は常温ままでは低下する。В результате концентрация легирующих элементов оказывается выше, чем показано на рисунке 1. сплав 86, а (точка х) не подвергается фазовому превращению 7 л・/, а проявляет твердый раствор легирующих элементов в железе g при всех температурах. Такой сплав называется аустенит. Частично метаморфизованный сплав 7L называется полу-аустенитом.

Он показывает описанные изменения в критической точке A３ и положение. 図７ ８７は、Ｆｅ−ｎｉおよびｆｅ−ｍｎ合金の状態図であり、臨界点ａ３およびａ４の位置の記 記載された変化を示している。 Элементы первой группы также содержат медь, углерод и азот, но при низком содержании сплава область существования однородной γ-фазы расширяется(область 8,6-фазы, где существует γ-фаза, сохраняется, но γ-фаза полностью выключается). Элементы 2-й группы (Cr, W, Mo, V, Si, Al и др.), опустите точку А4, увеличьте точку А3.При этом области легирующих элементов определенной концентрации (точки На рис.86 у, с), критические точки А4 и А3, а точнее их промежутки, слияния и g-фазы, полностью замкнуты. Если содержание легирующих элементов больше, чем показано на фиг. 86, C (точка y), сплав при всех температурах состоит из твердых растворов легирующих элементов в α-железе.

• Такой сплав называется ферритом, а сплав, имеющий только частичное превращение, называется полуферритом. Рис. 88, А и 88.6 являются диаграммой состояния 1371300 Содержание никеля 60 80 Ат.％ Температура °с 1500 Г. 14Q0. 80 H l содержание никеля/1Я, / 0 (масса) a） 1539 W.〜 1512 год. Л.- Х + ф Ф и Х + ф 1 ——- 1 o = — S_ _ ^ 6 8 . 1455._ — Вт 1392 о 1 \ 9 1 0 ′ ■А. Так… Я… \ В. Я… То… Д.— / / 5 0 3° ’ Икс \ К Программа / К -\ \— \ \ Д. J5. содержание марганца m,% (n о M осел） Рис.87. Fe-Ni (a)и Fe-Mi (b) состояния Рисунок 6) содержание хрома, 7О утром 1800. 1600. 1400. Два Двухтысячный 1800. 1400. 1600. 1000. 1. Я… Я… —— г — — — — — — — — — — g 1 —- g 1> 800 Одна тысяча пятьсот тридцать / О. 」 22. 1505. «В» (В д’. 12. И затем ^ 8 850. Восемьсот двадцать «а +’ ф■д! 1£1 «»’»’4. 01. 6. один. Содержание хрома,°/>(вес） один.） Содержание ванадия,% 20 30 т | — т | — р-р — — — р 468. — г. О. г… г 11. нота Фа / 2 3 4 * — л.—— Икс Зет. / П7. 7 к| сек 910. 839. ••• * * / <%+£ 1. н. 1. 1. 1. \ \ 110. Г. Я… Л. 1. 1. Что? 1. 1. Дж Г. 1. 1. 600. 1200. 1,0. 1000. 800.

Содержание ванадия,% (по массе） < Д） Рис.88. Диаграмма состояния Fe-Cr (a) и Fe-V(<5) Сплавы Fe-Cr и Fe-V, свойства элементов этой группы. К этой же группе легирующих элементов следует отнести бор, цирконий, ниобий. Даже если содержание относительно невелико, эти элементы способствуют сужению области g-фазы. Однако из-за низкой растворимости в железе 2-фазные сплавы образуются до того, как однофазная область γ-фазы полностью закроется(см. рис.86, г). Основой современного сложного сплава стали являются не двойные, а тройные, четвертные и более сложные твердые растворы.

При введении в сплав некоторых легирующих элементов их влияние на площади и участки диаграммы состояния не всегда суммируется. Людмила Фирмаль

Поскольку углерод часто увеличивает растворимость раствора сплава (’аустенит), переместите точку вправо (см. рис.86, в). в сплаве с открытой областью y углерод увеличивает стабильность аустенита до более низкой температуры, а линия, соответствующая e -> -> — > — «/превращению (рис. 86, точка x В а) смещается влево. Вертикальные сечения Fe-Mn — C и Fe — Cg-C показаны на рисунке. 89, I и B перовскит, эвтектика и эвтектоидное превращение происходят при определенной температуре, а не при определенной температуре, как в бинарной системе. В системе Fe-Mn-C γ-фаза с повышенным содержанием марганца также существует в области низких temperature. In система По мере увеличения концентрации хрома область присутствия γ-фазы в Fe-Cr-C.

состав карбидной фазы (K) марганцевой стали соответствует соединению (Fe, Mn) 3C, и часть атома железа замещается атомом марганца. В хромистой стали образуется специальный карбид хрома, состав и структура которого зависят от содержания углерода и хрома. При низком содержании углерода и высоком содержании хрома образуются ферритные стали, которые не подвергаются полиморфному превращению (рис.89.6). Легирующие элементы оказывают большое влияние на концентрацию эвтектоидного углерода (точка S Fe — C на фазовой диаграмме) и конечную растворимость углерода в железе (точка E На рисунке 79). Такие элементы, как Ni, Co, Si, W, Mo, Cr, Mn, а также точки 5 и E смещены влево с меньшим содержанием углерода(см. Рисунок 79), в то время как V, t i, Nb, наоборот, увеличивают концентрацию углерода в со-анализе. Это объясняет в геме, что состав феррита и карбида в эвтектоиде (перлите) отличается от 2-компонентного сплава железа и углерода.

Поэтому из-за изменения состава аустенита изменяется и растворимость углерода в нем. Влияние легирующих элементов на свойства феррита и austenite. As как видно из рисунка, если легирующие элементы, растворенные в феррите, больше 2,5-3,0, за исключением марганца и кремния, удлинение не будет сильно изменено (рисунок 90, I) прочность на растяжение будет увеличена (рисунок 90, I)% феррит, кремний, марганец, марганец и кремний будут усилены).Остальные элементы относительно незначительно изменяют прочность феррита. При введении легирующих элементов в количестве от 1 до 2% в сталь снижается ударная вязкость (рис. 90, В) и повышается порог холодного охрупчивания. Исключение составляет никель.

Никель затвердевает феррит при одновременном повышении ударной вязкости и снижении порога низкотемпературной хрупкости. Ферриты хромового сплава; быстро охлажденные марганец и никель из температурного диапазона раствора γ претерпевают мартенситное превращение. Структура приобретает игольчатую структуру. Твердость феррита увеличивается до HB 200-250.Увеличение твердости происходит за счет упрочнения феррита при Y-> a-превращении, которое протекает с увеличением объема. Упрочнение путем фазового превращения называется фазовым упрочнением. Когда закаленный феррит нагревают до 500-550 ° С, Сначала происходит процесс восстановления, а затем процесс перекристаллизации.

Это приводит к образованию зернистой структуры и снижению ее твердости. 140 рис.89.Вертикальное сечение тройной фазовой диаграммы: а-Fe-Mn-C; б-Fe-Cr-C Из-за трудности переохлаждения до низких температур растворы γ, легированные молибденом, вольфрамом и другими элементами, не претерпевают мартенситного превращения и, следовательно, не затвердевают при закалке. легирующие элементы, растворенные в железе y, повышают прочность аустенита при нормальных и высоких температурах. Легированный аустенит характеризуется относительно высокой прочностью на растяжение и низким пределом текучести. Аустенит легко заклепывается. То есть он быстро и сильно твердеет под действием деформации. Аустенит является парамагнитным и имеет большой коэффициент теплового расширения.

Легированная сталь карбид phase. In термины углерода, легирующих элементов делятся на 2 группы.1) элементы графитизации: Si, Ni, Cu, Al(твердый раствор). 2) карбидообразующих элементов: Фе — > Пн — > СГ — > МО-> з — * НБ-> в -> — > ЗР—►т я (договорился с увеличением сродства к углероду и устойчивости карбидных фаз） А. П. Гуляев показал, что чем выше активность этих элементов как карбидообразующих агентов и чем выше сопротивление диссоциации и растворению карбидов при нагревании в аустените, тем меньше соответствующая электронно-d подгруппа металлов переходных групп. он сначала берется из карбида хрома, а затем из молибдена carbide. In в этом случае хром и молибден становятся твердыми растворами. В.

 Из-за малого содержания карбидообразующих элементов в сталях, таких как Mn, Cr, W и Mo, последний растворяется в цементите и вытесняет атомы железа. Состав цементита в этом случае может быть представлен формулой (Fe, M) 3C. где M-легирующий элемент. Поэтому при растворении марганца в цементите образуется карбид (Fe, Mn ^ C) и растворяется карбид хрома (Fe, Cr) 3C. Все атомы железа марганца, решетка цементита (Fe3C — > Mn3C), хрома-до 25 Ат.% , Молибден-до 3 ат.% , Вольфрам на 0.8-1.0 максимальном. Только% может быть заменен. Более мощные карбидообразующие элементы (t i, Nb, V, Zr) фактически не растворяются в цементите и образуют самостоятельный специальный карбид. По мере увеличения содержания хрома, вольфрама и молибдена могут образовываться специальные карбиды в зависимости от содержания углерода в стали.

На рис. 91 показано изотермическое поперечное сечение (20°C) части Трифазной диаграммы для состояний Fe-Cr-C, Fe-Mo-C и Fe-W-C. Показаны фазовые области, в которых существуют различные карбидные фазы. Если содержание хрома не превышает 2%, образуется легированный цементит (Fe, Cr) 3C. Когда содержание Хромия увеличено, специальный карбид (Cr, Fe) 7C3 formed. At при еще более высоком содержании хрома (>>10-12%) образуется карбид(Cr, Fe) 23C6 (рис.91,а). При превышении вольфрамом и молибденом предела насыщения цементита, содержащего эти элементы, в сталь вводят композитный карбид Fe3Mo3C(Fe2Mo2.C)и Fe3W3 с (Fe2W2 с) образуются (рис. 91,6 и с)1 2. 1 никель и кобальт не образуют карбида в стали, потому что они имеют подгруппу D, заполненную электронами, чем железо. 2-карбид Fe2W -, C, Fe: нормально, Mo2C кристаллизует когда недостаток carbon.

In в этом случае их химический состав более точно соответствует формулам Fe3 W3 C и Fe3Mo3C. Специальный карбид, образованный легирующими элементами, может растворять Железо и другие металлы elements. So например, карбид Cr7C3 при 20 ° С растворяет до 55% Fe и образует комбинированный карбид (Cr, Fe) 7C3, а карбид Cr23C6-до 35% Fe, карбид (Cr, Fe), C6 Приняты следующие технические характеристики карбидов: M3C (цементные карбиды), M23C6 и M7C3 (карбиды с кристаллической решеткой карбида хрома), M6C и M4C (карбиды с кубической решеткой, в которой атомы металлов расположены подобно вольфраму или молибдену), карбиды (по типу MS поверхностно-стержневых решеток карбидов).

Символ M означает сумму металлических элементов, составляющих карбид. 143О<7.4 0.8 1.21.6 С,% 0 0.0-о, 8 1.20,% 0 0.0–0.81.2 С,% a) ’5) c） Диаграмма 91.Изотермический разрез тройной фазовой диаграммы： а-Fе-СГ-с; б-Кэ-МО-с; » — ФК-з-З. Карбид, который формируется в легированной стали, можно разделить на 2 группы. Первая группа включает в себя тип Ｍ３Ｃ 、 、 、 （（Ｍ４Ｃ） の の。первая группа включает тип Ｍ３Ｃ, имеющий сложную кристаллическую решетку, 、 、 （（）） の の 。 Карбиды этой группы относительно легко растворимы в аустените при нагревании. 2-й группе относятся карбиды типа МС: ВК, крестики, телеканал NBC, Тас (атомы металла расположены по типу кубической решетки), сан. узел (атомы металла расположены по типу объемно-центрированной кубической решетки), W2C и МО атомы (атомы металла расположены по типу гексагональной решетки).

В отличие от карбидов первой группы, интерстициальной фазы в реальных условиях нагрева практически не растворяется в Стали в аустенит. Интерметаллид compounds. At высокое содержание, легирующие элементы образуют железо или интерметаллидные соединения друг с другом. Примеры таких соединений включают Fe7Mo6, Fe7W6, Fe3Nb2, Fe3T i, сплавы Fe-Cr и Fe-V, соединения FeCr(см. Рисунок 88, a) и FeV(см. Рисунок 88, b). Fе — СГ — mo сплав (8-27% СГ и> 5% МО), Фе — Е — Н — образовано МО (2-3) в сплав, хрупкий з-фазы в составе Фе ^ хромомолибденовая является.

Смотрите также:

Решения задач по материаловедению

Структурные классы легированных сталей	Диаграмма состояния железо — графит (стабильное равновесие)
Серый и белый чугун	Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали