Влияние легирующих элементов на полиморфные превращения железа
Общая характеристика легированных сталей
Около 10% всей выплавленной стали является легированной. Легированные стали обладают рядом специфических свойств: износостойкость, жаропрочность, прокаливаемость в крупных сечениях, кислотостойкость. Элементы, специально вводимые в сталь в определенных концентрациях с целью изменения ее строения и свойств, называются легирующими элементами. В качестве легирующих элементов выступают: Cr, Ni, Si, Mn, Mo, W, V, Ti, Mo и т.д. Следует отличать примеси и специально вводные элементы: Si до 0,2 – 0,4% – в качестве примесей (обычная углеродистая сталь); Si до 0,9 – 1,0% – легированная сталь (Si – вводят специально); V – 0,05 – 0,1% – легированная ванадием сталь; Ti – 0,1% – легированная титаном сталь. В – 0,002 – 0,003% – легированная бором сталь. Т.о., легированная сталь – это сталь в которую специально вводятся легирующие компоненты. Распределение легирующих элементов в стали
В промышленных легированных сталях легирующие элементы могут находится: 1) в свободном состоянии (Pb, Cu, Ag); 2) в форме интерметаллических соединений с железом или между собой; 3) в виде оксидов, сульфидов и других неметаллических включений (Al2O3, TiO2, V2O5, MnS, и т.д.) 4) в виде легированного цемента или самостоятельных специальных карбидов; 5) В форме твердого раствора в железе. Рассмотрим некоторые из них: свинец (Pb), медь (Cu), серебро (Ag) – практически нерастворимы в железе, находятся в свободном состоянии. Возможные оксиды: Al2O3, TiO2, V2O5 – зависят от метода ведения плавки. Все легирующие элементы (Ni, Cr, W, V, Mn, Co и т.д.), за исключением C, N, H и частично В, образуют твердые растворы замещения. C, N, H, B – образуют твердые растворы внедрения.
Влияние легирующих элементов на полиморфные превращения железа
Все легирующие элементы, за исключением C, N, H, В, растворяясь в железе, замещая его атомы, влияют на положение критических точек (А3 (точка G) и А4 (точкаN)), определяющих температурную область существования б- и г- железа. Т.о., легирующие элементы делятся на две группы: 1-я группа – элементы стабилизирующие аустенит (г- фазу). 2-я группа – элементы стабилизирующие феррит (б- фазу). К элементам первой группы относятся Ni и Mn, которые понимают точку А3, и повышают точку А4. В результате этого на диаграмме Fе – л.э. наблюдается расширение области г- фазы и сужение области существования б- фазы.
Рисунок 1
Рассмотрим три сплава: І сплав – г- фаза закристаллизовалась и существует до комнатной температуры, т.е. сплав с концентрацией л.э. > x2 не испытывает фазовых превращений (б ↔ г). Такие сплавы называют аустенитными. ІІ сплав – происходит частичное превращение г ↔ б. Это аустенито-ферритные сплавы (полуаустенитные). ІІІ сплав – происходит полное полиморфное превращение. Такие сплавы называют ферритными (полностью образуется б- фаза). К элементам І группы относятся также Cu, C, N – при небольшом содержании в сплаве они расширяют область существования г- фазы, а при большом содержании сужают однофазную область г- фазы или образуют химическое соединение – е- фазу(рис. 2). Cu, C, N – образуют химическое соединение – е.
Рисунок 2.
Элементы второй группы – Cr, W, Mo, V, Si, Al, Ti и др. – понижают точку А4 и повышают точку А3. (Все эти легирующие элементы имеют ОЦК-решетку, за исключением Al (ГЦК)). При определенной концентрации легирующих элементов критические точки А4 и А3, а также их интервалы, сливаются, и область г- фазы полностью замыкается (выклинивается) (рис. 3).
Рисунок 3 При содержании легирующего элемента (л.э.) > y1 %, сплавы (типа I) при всех температурах состоят из твердого раствора л.э. в б-железе. Такие сплавы называются – ферритными (например, образуются при содержании Cr>12%). Сплавы типа ІІ – имеют частичное превращение б↔г и называются феррито-аустенитными (полуферритными). Сплавы типа ІІІ – сплавы с полным полиморфным превращением б↔г. Легирующие элементы оказывают большое влияние на эвтектоидную концентрацию углерода (точка S диаграммы Fе – С) и предельную растворимость углерода в г- железе (точка Е). Легирующие элементы: Ni, Co, Si, W, Mo, Cr, Mn – точки S и Е сдвигают влево в сторону меньшего содержания углерода, а V, Ti, Nb – наоборот, повышают концентрацию углерода в эвтектоиде. Например: введение 5% Cr сдвигает т. S до 0,5% С; т. Е до 1,3% С; введение 10% Cr сдвигает т. S до 0,25ч0,3% С; т. Е до 1% С. Пример. Быстрорежущая сталь (самокал – закаляется на воздухе). Содержит углерода 0,7 – 0,8%, W – 9ч18%. Происходит значительное смещение точек E и S. При таком легировании и содержании углерода в структуре образуется ледебурит (сталь относится к ледебуритному классу).
Популярное: Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (422)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |