Влияние легирующих элементов на равновесную структуру сталей

Влияние легирующих элементов на равновесную структуру сталей

• Влияние легирующих элементов на равновесную структуру стали В современном машиностроении, помимо железа, широко используется уголь Типы и постоянные примеси включают специальные вводимые добавки других элементов, особенно металлов. Эти добавки обычно называются легирующими элементами и соответственно называются сталью и легированной сталью.

Чаще всего используется как сплав! Следующих элементов: хрома, никеля, марганца, кремния, МО, Ж, В, ти, Колорадо, Нью-Брансуик. Реже используется А1, С, Б и т. д. Т. е. Практически все легирующие элементы изменяют температуру полиморфного превращения железа, протекают эвтектоидные и эвтектоидные реакции, влияющие на растворимость углерода в воде. austenite. As некоторые легирующие элементы могут взаимодействовать с углеродом в виде железа с 

образованием карбида, а также взаимодействовать друг с другом или с железом с образованием промежуточной Людмила Фирмаль

интерметаллической фазы. Принимается температура равновесного превращения, происходящего в чугуне и стали в твердом состоянии, обозначаемая буквой А с соответствующим индексом. Температура фазового равновесия показана на диаграмме состояния Fe-Fe3C, поэтому обозначение связано с линиями на этой диаграмме (см. Рисунок 3.12). Эвтектоидная температура (линия PSK), «» температура магнитного преобразования A2 (линия MO), GS — 43 температура линии, Fe ^ Fe температура полиморфного преобразования(линия N’j) — a4t температура линии^ — Am-

Из-за гистерезиса температура превращения при нагревании всегда выше соответствующей температуры при нагревании. cooling. So, вводится дополнительный индикатор: индекс в момент нагрева равен c, а индекс в момент охлаждения равен R. гистерезиса в магнитном преобразовании нет. Благодаря влиянию на температуру A3 и L4 легирующие элементы можно разделить на 2 группы. Равновесная температура чистого железа L3 и L4 равна 911 и 1392СС respectively. In эти диапазоны температур, изменение Фей решеткой ФКК стабилизированы.

• В первую группу входят элементы, снижающие температуру L3 и повышающие температуру L4.К ним относятся Ni, Mn, C, N и др. В железном сплаве, содержащем никель, марганец и кобальт, область y»открывается».То есть в определенном температурном диапазоне существует неограниченная растворимость компонента в твердом состоянии-твердом растворе с fcc lattice. In в этом случае температура L3 при определенной концентрации добавки падает ниже нуля. На рисунке 3.20 показан график элементов сплава Fe с открытой областью Y.

для сплавов с концентрацией добавки, большей или равной точке b, решетки fcc стабильны при температурах от 20 до 25°C. такие сплавы называются Аустенитными сталями. Поэтому аустенитом называют не только твердый раствор углерода в ns FeT, но и твердый раствор на его основе. 2-я группа содержит элементы, повышающие температуру L3 Сплав, злой коп Рисунок 3.20.Диаграмма состояния железо-слоистых элементов с открытой γ-областью (схема） Рисунок 3.21.Диаграмма состояний железо легирующий элемент с замкнутой области г：

открытия в области. Ъ-огонек-регион (схема） Понизьте температуру/ 14. Людмила Фирмаль

In в этом случае температурный диапазон аустенитной стабильности уменьшается и, соответственно, температурный диапазон 1-секундной стабильности расширяется. Большинство из этих легирующих элементов-Cr, Mo, W, V, Si, Ti и др. Все эти элементы образуют фигуру с областью y,»окруженной» железом (рис.3.21). Concentration. It соответствует точке С и мала для большинства элементов (до 1-1 * 5%), и только для Хрома аустенитная область достигает 12% (рис.3.22). Из этих элементов, которые дают замкнутую область y, только хром и ванадий не образуют промежуточного (]) az, поэтому область a «открывается».

растворимость этих элементов в железе с ОЦК решеткой неограниченна(см. Рисунок 3.21).Остальные легирующие элементы, которые замыкают область, образуют промежуточную фазу с железом, поэтому при определенной концентрации добавки линия, ограничивающая растворимость, показана на рисунке На правой стороне есть 2-ступенчатая область (см. Рисунок 3.21.6). Однофазные сплавы со стабильными ОЦК решетками при всех температурах вплоть до Солидуса называются ферритными Steels. So, ферритом называют не только твердый раствор углерода под названием nc, но и твердый раствор на основе ВЭД.

При добавлении углерода в сплав точка с (см. рис.3.21.6) в большинстве случаев смещается в сторону более высокой концентрации добавки. Карбиды легированной стали. Карбидообразующие материалы включают в себя переходные металлы с незаконченными D-электронными оболочками. Чем меньше электронов на оболочке, тем выше сродство к углероду. Следующие элементы образуют карбиды в чугуне и стали: Fe, Mn, Cr, Mo, W, V, Nb, Ti(элементы перечислены в порядке увеличения их карбидизирующей способности).

Когда карбидообразующие элементы вводятся в сталь в небольших количествах (10% в течение 1 минуты, 1-2% для мягкого карбидообразования), карбидообразование этого элемента в большинстве случаев не происходит. Е В этом случае атомы легирующих элементов частично замещают атомы железа в пространственной решетке цементита. Образуется легированный цементит, свойства которого практически не отличаются от обычного цементита. Легированный. Элементы 3.22.

Влияние легирующих элементов на длину замкнутой области y Карбонат марганца не образуется в содержании марганца. Обработанные цементные составы обычно обозначаются как (Fe, Cr) 3C или (Ei, Mn) 3C или Me3C в общем виде. Последняя формула подчеркивает, что в цементирующих карбидах 3 атома металла имеют 1 атом углерода. Сильные карбидообразующие гели-Mo, W, V, Nb и Ti-образуют стромальную фазу с carbon. In кроме того, карбиды чаще всего имеют формулу MS, то есть 1 атом углерода занимает 1 атом углерода. При определенных условиях W и Mo образуют карбиды, богатые металлами M2C.

Стадия монтажа, которая характеризуется очень высокой огнеупорностью, практически нерастворима в аустените. Для разложения и растворения карбидов, таких как TiC, NbC, WC и т. д., сталь должна быть нагрета до температуры 1300°C. Из-за нерастворимости в фазе интеграции аустенит обедняется углеродом во время упрочнения стали сильным карбидообразующим агентом. Промежуточное положение по карбидообразующей способности занимает хром, причем хром наиболее широко используется в качестве выщелачивающей добавки в стали, по сравнению с другими элементами.

Хром (до 10%) в низколегированных и среднелегированных сталях образует Cr7C3 carbides. In образуются высоколегированные стали, богатые хромом карбиды Cr23C6. Карбиды хрома Moiyr растворяют значительное количество железа и легирующих элементов, поэтому в общем виде химическая формула этих карбидов обозначается как M7C3 11 M23C6. Хром, в сочетании с молибденом и вольфрамом, влияет на образование carbides. At определенное соотношение хрома и молибдена (вольфрама), фаза впрыска (MoC, WC) не образуется, а вместо этого Формула M6C отображает композитные карбиды, содержащие хром, молибден (вольфрам) и железо.

В отличие от стромальной фазы, карбиды типа M6C растворяются в аустените, но их растворение требует более высокой температуры и более длительного времени выдержки, чем растворение карбида хрома. Так, в зависимости от количества элементов ВС-1 и в структуре легированной стали встречаются следующие типы карбидов: ср. Рассмотрено влияние легирующих элементов на температуру фазового перехода стали при нагреве и состав точек S и E на рисунке. Легирующие элементы, снижающие температуру L3 в безуглеродистых сплавах (Ni и Mn), смещают линии PSK, GS и SE на диаграмме Fe — Fe3C к более низкой температуре (см. рис.3.12).

Противоположный эффект обеспечивается для легирующих элементов, повышающих температуру / 13 сплава, не содержащего углерода. 3.23.Влияние легирующих элементов на температуру переменного тока} Проведите линии PSK, GS и SE в направлении более высоких температур. Влияние некоторых легирующих элементов на расположение эвтектоидной линии при нагреве показано на рисунке. 3.23. В сложных легированных сталях, содержащих 1 и другие группы элементов, сдвиг критической температуры зависит от количественного соотношения этих элементов.

Под влиянием допинга изменяется и положение узловых концентрационных точек на диаграмме Fc-Fe3C. Наиболее важными узлами стали являются точка S, которая указывает на содержание углерода в эвтектоиде (рис.3.24), и точка E, которая указывает на максимальную растворимость углерода в аустените. Большинство легирующих элементов снижают растворимость углерода в аустените при любых температурах. Это соответствует смещению влево линии SE к низкой концентрации углерода. Максимальная растворимость углерода в аустените (точка Е) наиболее резко снижается под влиянием элементов (Cr, Si, W, V, Ti), которые закрывают γ-область безуглеродистых сплавов.

Очевидно, что в присутствии этих легирующих элементов, при более низкой концентрации углерода, чем в легированном железоуглеродистом сплаве, в структуре сплава появляется редебрит. Например, легированная сталь Это хорошее место для начала. 3.24.Влияние легирующих элементов на содержание углерода в CO-эвтектоидная 10-11% Cr, красный Бритт появляется в структуре, содержание углерода составляет около 1%.

Низкое содержание углерода в небольшом количестве эвтектики редебраита не снижает обрабатывающую способность сплава из-за давления в условиях высоких температур, в то время как нелегированный белый чугун (с> 2,14%) теряет обрабатывающую способность из-за давления даже при небольшом количестве эвтектических компонентов в структуре. В связи с этим легированная сталь с компонентом красного Брита называется сталью, а не белым чугуном, и классифицируется как красный Бритт.

Смотрите также:

Материаловедение — решение задач с примерами

Пластическая деформация моно- и поликристаллов	Основные равновесные диаграммы состояния двойных сплавов
Возврат и рекристаллизация	Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов