80) Модифицирование чугунов. Механизм и получаемые свойства.

Модифицированный чугун получают при добавлении в жидкий чугун перед разливкой специальных добавок – модификаторов (графит, 75%-ый ферросилиций, силикокальций в количестве 0,3-0,8% и т. д.). Модифицирование применяют для получения в чугунных отливках с различной толщиной стенок перлитной металлической основы с вкраплением небольшого количества изолированных пластинок графита средней величины. Модифицирование наиболее эффективно при использовании чугуна определенного состава и перегреве его перед модифицированием до 1400 град. С. Перегрев обеспечивает измельчение графитных включений и способствует получению более плотных отливок. Модифицированию подвергают низкоуглеродистый чугун, содержащий сравнительно небольшое количество кремния и повышенное количество марганца и имеющий без введения модификатора структуру половинчатого чугуна, т.е. ледебурит,перлит и графит.

81) Классификация легирующих элементов по влиянию на аллотропические превращения железа.

Все растворимые в твердом железе элементы можно разделить на две группы по их действию на его аллотропию. 1-я группа объединяет элементы, расширяющие температурный интервал существования γ-фазы в сплавах с Fe (γ –стабилизаторами). Расширение связано с ↓Т А3 и ↑Т А4 при ↑ концентрации легирующего элемента. К γ -стабилизаторам относятся Ni, Mn, Co, Cu, C, N и некоторые другие элементы. 3 первых элемента при большой концентрации полностью открывают γ-область(α -фаза не появляется), остальные лишь расширяют ее. 2-я группа объединяет легирующие элементы, расширяющие в сплавах с Fe температурный интервал существования α-фазы (α-стабилизаторы). Они понижают А4 и повышают точку А3. Это приводит к тому, что при определенной концентрации таких элементов критические точки А4 и А3 сливаются и область существования γ-фазы исчезает. α-стабилизаторы: Si, Cr, Mo, V, W, Zr, Ti, B, Nb. 5 первых элементов при определенной концентрации закрывают область существования γ-фазы, остальные лишь сужают ее.

82) Механизмы влияния легирующих элементов на свойства и структуру сплавов.

Для достижения высокой прокаливаемости сталь чаще легируют как дешевыми элементами – марганцем, хромом и бором, так и более дорогими – никелем и молибденом. Однако, следует иметь в виду, что по достижении необходимой для данного сечения прокаливаемости дальнейшее увеличение в стали легирующих элементов может не улучшить, а, напротив, ухудшить механические, технологические (обработку резанием, свариваемость и т. д.) свойства стали.

Никель повышает сопротивление хрупкому разрушению стали, увеличивая пластичность и вязкость, уменьшая чувствительность к концентраторам напряжений, и понижает температуру порога хладноломкости.

Стали микролегированные (до0,05-0,15%) V, Ti, Nb, и Zr, образующие труднорастворимые в аустените карбиды, измельчают зерно и снижают количество углерода в феррите, что понижает порог хладноломкости, повышает работу распространения трещины КСТ и уменьшает чувствительность к концентраторам напряжений. При большом содержании этих элементов прокаливаемость и сопротивление стали хрупкому разрушению уменьшаются из-за выделения большого количества карбидов (VC, TiC и др.) по границам зерен.

Легирующие элементы существенно повышают прочность стали после улучшения, упрочняя ферритную основу (в том числе и за счет сохранения большей плотности дефектов строения) и увеличивая дисперсность карбидных частиц.

Для подавления обратимой отпускной хрупкости сталь легирую 0,15-0,4% молибдена, что очень важно для крупных изделий, в которых даже при охлаждении в воде от температур отпуска нельзя устранить эту хрупкость. Кроме того, молибден повышает прокаливаемость (особенно в сочетании с никелем), устойчивость стали после отпуска и способствует образованию мелкозернистой стали.

Кремний замедляет процесс отпуска мартенсита и является полезным легирующим элементом для сталей, подвергаемых изотермической закалке.