В-вольфрам, Г-марганец, Д-медь, К-кобаальт, М-молибден, Н-никель, С-кремний, Е-титан, Ф-ванадий, Х-хром, Ю-алюминий.

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Тема 13. Влияние легирующих элементов на структуру сталей. Маркировка легированных сталей.

13.1. Влияние легирующих элементов на структуру сталей.

Какие элементы называют легирующими?

Легирующими элементами называют элементы, специально вводимые в сталь для изменения ее строения и свойств. Соответственно стали, содержащие легирующие элементы, называются легированными. В качестве легирующих элементов применяются Cr, Ni, W, Mo, V, Si, Co, Nb, B и др. Кремний и марганец также относятся к легирующим элементам, если их содержание превышает соответственно 0,5 и 0,8 %.

Посредством чего при легировании изменяется структура и свойства стали?

Легирующие элементы изменяют критические точки стали и оказывают существенное влияние на кинетику фазовых превращений, протекающих в стали при термической обработке.

13. 1.3. Как подразделяют легирующие элементы по характеру влияния на критические точки?

По характеру влияния на критические точки (А₃и А₄) легирующие элементы разделяются на две группы. К первой группе относятся Ni, Mn,Co, Cu и другие элементы, расширяющие область существования γ-твердого раствора (рис.1а).

Рис.1. Влияние легирующих элементов на аллотропические превращения в Fe- сплавах:

а – влияние Ni, Mn; б – влияние Cr, Mo, Si и др.

Эти элементы с Feα и Feγ образуют твердые растворы замещения (легированный феррит и легированный аустенит), повышают точку А₄и понижают точку А_3. При содержании некоторых элементов этой группы выше К₁ (рис.1а) критическая точка превращения γ-α находится ниже комнатной температуры. Такие сплавы даже при медленном охлаждении приобретают структуру γ-твердого раствора (легированного аустенита).

Ко второй группе относятся Cr, Si, W, Mo, V, Al и другие элементы, ограничивающие область существования γ-твердого раствора (рис.1б). Эти элементы понижают точку А₄и повышают точку А₃. При содержании элемента этой группы в количествах, превышающих К₂ , сплавы при всех температурах вплоть до температуры плавления имеют строение α-твердого раствора (легированного феррита).

Легирующие элементы оказывают существенное влияние на положение концентрационных точек S и E диаграммы Fe-FeC.Большинство элементов (Ni, Si, Co, Cr, W, Mn) сдвигает их влево, т.е. в сторону уменьшения содержания углерода. Сильные карбидообразующие элементы (V, Ti, Nb), наоборот, повышают содержание углерода в эвтектоиде, т.е. сдвигают точку S вправо.

13. 1.4. Как подразделяют легирующие элементы по характеру влияния на критическую скорость закалки?

Все легирующие элементы, кроме алюминия и кобальта, увеличивают устойчивость переохлажденного аустенита (сдвигают С-образные кривые вправо) и, следовательно, уменьшают критическую скорость закалки. Поэтому закалка изделий из легированных сталей производится при относительно невысоких скоростях охлаждения (в масле или даже на воздухе).

13. 1.5. Как подразделяют легирующие элементы по характеру влияния на начало мартенситного превращения?

Легирующие элементы за исключением алюминия, кобальта и кремния снижают температуру начала мартенситного превращения и тем самым способствуют увеличению количества остаточного аустенита в закаленной стали.

13. 1.6. Как подразделяют легирующие элементы по отношению к углероду?

По отношению к углероду легирующие элементы также разделяются на две группы:

- элементы, не образующие в сталях карбидов (Ni, Si, Co, Cu, Al); Элементы первой группы полностью растворяются в твердом растворе (феррите, аустените)

- элементы, образующие карбиды (Mn, Cr, W, Mo, V, Ti, Nb и др.). Элементы второй группы частично растворяются в твердом растворе и частично идут на образование карбидов. Карбидообразующие элементы обладают большим, чем железо, сродством к углероду. По возрастанию сродства к углероду, а следовательно устойчивости карбидных фаз, карбидообразующие элементы располагаются в следующий ряд: Fe-Mn-Cr-Mo-W-Nb-Zr-Ti. Чем устойчивее карбид, тем труднее он растворяется в аустените и выделяется при отпуске.

При введении в сталь в сравнительно небольшом количестве легирующий карбидообразующий элемент сначала растворяется в цементите, замещая часть атомов железа; при этом образуется легированный цементит, например, (FeMn)₃C. С увеличением содержания легирующего элемента сверх предела растворимости образуются специальные карбиды типа Сr₇С₃, Mn₃C и др.

13. 1.7.Как подразделяют карбиды по строению кристаллической решетки?

По строению кристаллической решетки различают карбиды двух типов.

К карбидам первой группы относятся Fe₃C, Mn₃C, Сr₇С_3,Cr₂₃C₆. Такие карбиды недостаточно прочны и при нагреве в процессе термической обработки стали распадаются с образованием твердого раствора легирующих элементов в аустените.

Карбиды второй группы Mo₂C, WC, TiC имеют простые кристаллические решетки. Они характеризуются большей прочностью и распадаются при более высоких температурах нагрева. Все карбиды обладают высокой твердостью, но твердость карбидов второй группы несколько выше твердости карбидов первой группы.

13. 1.8. Как влияет дисперсность карбидов на свойства стали?

С повышением дисперсности карбидов растет твердость и прочность стали.

Классификация и маркировка легированных сталей.

Как маркируют легированные стали?

Для маркировки используется буквенно-цифровая система обозначения марок, позволяющая приблизительно оценить состав стали. Каждый элемент обозначается буквой русского алфавита: Б-ниобий,

В-вольфрам, Г-марганец, Д-медь, К-кобаальт, М-молибден, Н-никель, С-кремний, Е-титан, Ф-ванадий, Х-хром, Ю-алюминий.

В обозначении марок конструкционных сталей первые две цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях проццента. Цифры, стоящие после букв, указывают приблизительное процентное содержание легирующего элемента в целых единицах. При содержании дегирующего элемента менее 1,5% цифра после буквы не ставится. Буква А в конце марочного обозначения означает, что данная сталь относится к высококачественным. Особовысококачественная сталь имеет в конце марочного обозначения букву Ш после тире. Качество стали определяется количеством вредных примесей и способом выплавки. Примеры обозначения марок конструкционных сталей:09Г2, 30ХГСА, 34ХН3М и т.д.

Например, сталь 38ХН3МФА –0,33-0,40%С, 1,2-1,5 Cr, 3,0-3,5 Ni,

12 3 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 172.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...