Влияние углерода

Влияние легирующих элементов на свойства сталей

В разделе рассказывается, как сказывается добавление различных легирующих элементов на свойства, структуру сталей.

Вопрос о влиянии углерода на теплоустойчивые свойства стали неоднократно рассматривался в литературе. Наибольшее внимание было уделено влиянию углерода на механические свойства стали, характеристика которых получена при кратковременных испытаниях на растяжение. Сведения эти многочисленны, но в основном сводятся к тому, что увеличение содержания углерода приводит к повышению свойств прочности и снижению свойств пластичности как при комнатной, так и при повышенных температурах. Было отмечено, что с повышением температуры испытания влияние углерода становится менее заметным.

Вопросы, связанные с влиянием углерода на сопротивление ползучести, в литературе освещены очень мало, а имеющиеся данные разноречивы. Проведенные немногочисленные опыты по влиянию углерода на сопротивление ползучести относятся, главным образом, кратковременным испытаниям, длительность которых не превышала 100 часов. Эти данные по кратковременным испытаниям на ползучесть совпадают с данными кратковременных испытаний на растяжение и подтверждают, что увеличение содержания углерода в стали приводит к увеличению сопротивляемости стали ползучести.

Более поздними исследованиями было показано, что влияние углерода на сопротивление ползучести зависит от температуры и напряжения, принятых при испытании. Так, например, при испытании молибденовой стали (0,5% Мо) перлитного класса с различным содержанием углерода в течение 1000 часов при 600°С, большее сопротивление ползучести наблюдалось у стали, содержащей меньшее количество углерода.

Углерод оказывает двоякое влияние на сопротивление стали ползучести; в случае сдвиговой деформации это влияние положительное, так как углерод способствует разупрочнению стали; в случае же диффузионной пластичности его роль отрицательна.

Для выяснения механизма влияния углерода на ползучесть были поставлены исследования на низколегированных деталях перлитного класса.

В первоначальной стадии испытания более высокая скорость ползучести наблюдается у стали с меньшим содержанием углерода, а затем после определенного времени испытания, когда ползучесть приобретает устойчивую скорость, наоборот, у стали с большим содержанием углерода. Таким образом, при сравнении сталей с меньшим и большим содержанием углерода в начальной стадии ползучести видно, что сталь с более высоким содержанием углерода обладает большим сопротивлением ползучести, чем сталь с меньшим содержанием углерода. Иная оценка может быть сделана после испытания через некоторый промежуток времени (для 1,5%-ной хромомолибденовой стали, испытанной при 500° спустя 300 час. и для 2,5%-ной хромомолибденованадиевой стали, испытанной при 575° спустя 500 час). В этом случае оказывается, что сталь с большим содержанием углерода имеет более высокую скорость ползучести, чем сталь с меньшим содержанием углерода. Из этих результатов ясно, почему данные различных исследователей, полученные в условиях испытания различной продолжительности не совпадают между собой.

Микроструктурный анализ показал, что в структуре стали с большим содержанием углерода после 2000-часовых испытаний на ползучесть наблюдаются более укрупненные карбиды, чем в исходном состоянии, в то время как в стали с меньшим содержанием углерода карбиды остаются мелкодисперсными. Это указывает на то, что в стали с большим содержанием углерода быстрее проходят процессы коагуляции карбидной фазы.

Таким образом, процессы обеднения твердого раствора легирующими элементами, главным образом молибденом, а также процессы коагуляции карбидной фазы протекают более интенсивно в сталях с более высоким содержанием углерода.