2018-03-09
105
Лег-ие элем-ы − примеси, вводимые в стали в опр-ых конц-циях с целью изменения их внутреннего строения и св-тв. Стали, содержащие такие примеси, называются лег-ми. Cr: увел-ет тверд-ть, проч-ть, корроз.стой-ть, незначительно уменьшая пласт-ть; содержание в кол-ве более 13 % делает сталь нержавеющей;
Ni:придает корро.стой-ть, высокую проч-ть, пласт-ть, увел-ет прокалив-ть.
W:образ-ет тв.карбиды, резко повыш-ет тверд-ть,красност-ть,препятст-ет росту зерен при нагреве, устраняет хрупкость при отпуске.V:повыш-ет тверд-ть, проч-ть,измльчает зерно. Si:в кол-ве 1% увел-ет проч-ть, сохран-ет вязко-ть, при большем содержании увел-ет элктросопр-ие, магнитопрониц-ость, увел-ет упр-ть, кислостой-ть. Mn:при более 1% увел-ет тв-ть, износостой-ть. Co:увел-ет жаропроч-ть, магнит-ые св-ва, сопрот-ие удару. Mo:увел-ет красностой-ть, упр-ть, предел проч-ти на растяж-ие, повыш-ет антикорроз.св-ва. Ti:увел-ет проч-ть и плот-ть, измельчает зерно, сопротивление коррозии. Al:измельчает зерно, увел-ет жаростой-ть.Cu:увел-ет антикорроз.св-ва строитель-ой стали.
Введение лег-их элем-ов усложняет взаимодействие комп-ов в стали, приводит к образ-ию новых фаз и структ-ых составл-их.Распреде-ие лег-их элем-ов:
·в св. состоянии (Cu, Pb, Ag);·в виде интерметаллидных соед-ий(Ме с Ме) с Fe или между собой;·в виде оксидов, сульфидов и других неМе соед-ий (Al, Ti,Vраскисли-и, образуют оксиды Αl2О3, TiO2, V2O5);·в карбидной фазе – в виде тв.р-ра в Ц или в виде самостоятельных соед-ий сС – спец-ых карбидов;
·в растворенном виде в Fe.
Взаимодействие легирующих элементов с углеродом.
C, взаимод-уя с Fe, формирует в сталях внутр строение и мех св-ва. Введение лег-их элем-ов нарушает это взаимод-ие. Лег-ие элем-ты: некарбидообразующие и карбидообразующие. К некарбидообр-им элем-ам относ-ся Ni, Si, Co,Al, Cu. Они раствор-ся во всех кристалл-их состояниях Fe и изменяют его св-ва. Карбидообр-ми элем-ми яв-ся Cr, Mn, Mo, W, V, Ti, Nb. Они могут растворяться в Fe или образовывать карбиды, легко растворяющиеся в Aпри нагреве, и карбиды, почти не растворяющиеся в А. все карбидообр-ие элем-ты могут растворяться в Ц, образуя легированный Ц.
Влияние лег-их элем-ов на полиморфные модификации Fe
Все лег-ие эл-ты по влиянию на полиморфные состояния Fe можно разделить на:
·расширяющие область Feγ (или легированного А);·сужающие область Feγ.
К 1группе относятся Ni, Mn, Co, Cu. Точка А3 Feс увел-ем содержания этих элем-ов сниж-ся, расширяяобласть существования Feγ на диаграмме. Такие стали назыв-ся аустенитными. Ко 2 группе относятся Si, Cr, W, Mo, Al, V, Ti. Точка А3 с увел-ем содержания этих эл-ов повыш-ся, расширяя область Feα(лег-ого Ф) и сужая область Feγ. Такие стали называются ферритными.
Св-ва Ф измен-ся при введении лег-их эл-ов. Причиной изменения св-в яв-ся размерное несоответствие атомов лег-их элем-ов и Fe, приводящее к искажению кр.реш Fe, возникновению внутр напряж. Проч-ть и тверд-ть Ф возрастает, а ударная вязкость снижается. Исключением является Cr (до 3 %) и Ni, с введением кот-ых ударная вязкость возрастает.
Влияние легирующих элементов на равновесную структуру железоуглеродистых сплавов.
Важнейшими точками диаграммы, позволяющими классифицировать железоуглеродистые стали, являются точки S и E. Большинство лег-их эл-ов сдвигают эти точки в сторону меньшего содержанияС, что означает смещение границ для сталей и чугунов. Например, при введении 5 % Crдоэвтектоидные стали содержат до 0,6 % С, эвтектоидные – 0,6 %, заэвтектоидные – от 0,6 до 1,5 %. Свыше 1,5 % С– в стр-ре появл-ся Л, поэтому такие стали названы ледебуритными. Эти стали, обладая высокой износостойкостью, используются для изготовления холодных штампов. Лег-ых сталях совместное влияниеС и лег-их э-ов на точки А1, А3, Аm сложное, поэтому t этих точек для каждой стали опр-ся эксперим-но.
Влияние легирующих элементов на мартенситное превращение ста-
лей.
При введение лег-х добавок t интервал мартенситного превращения изменяется, что отражается на кол-ве остаточного А в закаленной стали.. Al и Coповышают мартенситную точку и снижают кол-во остаточного А, но боль-во лег-их эл-ов(MnMo, Cr) снижают мартенситную точку и увеличивают кол-во остаточногоА, что ухудшает качество стали после закалки. Для устранения остаточногоА такие стали после закалки обрабатываются холодом.
Влияние легирующих элементов на отпуск стали.
После закалки выпол-ся обязательная термическая операция для повышения вязкости стали – отпуск. В пр-ссе отпуска неравновесные фазы – М и остаточныйА – превращаются в Ф и Ц. Это превращение протекает диффузионным путем и зависит от t нагрева. Влияние лег-их эл-ов на отпуск стали выражается кол-нно и кач-но. Кол-нное влияние лег-х эл-ов – уменьшение скорости превращений и повышение tпревращений (выделениеС из Feα и коагуляция карбидов). Это наиболее заметно проявляется при введении Cr, V, Ti, W, Mo, Si. Поэтому температурные интервалы всех видов отпуска легированных сталей на100–150ºС выше по сравнению с углеродистыми. Кач-енное влияние – карбидные превращения (преобразование легированного Ц в специальные карбиды).
Лег-ие, изменяя скорости и t превращений, тепловые св-ва стали, влияет на режимы ТО. Особенности упрочняющей ТО: нагрев изделий производится с меньшей скоростью в связи с уменьшением теплопроводности сталей. повышает и напряжения, вызывающие коробление и трещинообразование;
·охлаждение изделий возможно со значительно меньшей скоростью, т.к пр-с распада переохлажденного Азамедляется. Уменьшение критической скорости закалки позволяет охлаждать изделия вболее мягком охладителе. Это уменьшает внутр напряж, коробление, вероятность образования трещин; увеличивается прокаливаемость сталей, что позволяет упрочнять закалкой крупные изделия во всем сечении.
