14.2. Влияние легирующих элементов на кинетику распада аустенита

Некарбидообразующие элементы, кроме Со, замедляют кинетику распада аустенита (рис.14.3,а).

Карбидообразующие элементы вносят не только количественные, но качественные изменения в кинетику изотермического превращения аустенита (рис.14.3,б).

Рис. 14.3. Диаграммы изотермического распада аустенита:

а – углеродистая (1) и легированная некарбидообразующими элементами (2);б – углеродистая (1) и легированная карбидообразующими элементами (2)

Наиболее важной способностью легирующих элементов является замедление скорости распада аустенита в районе перлитного превращения (смещение линии вправо). Это снижает критическую скорость закалки и способствует глубокой прокаливаемости.

Сильно увеличивается прокаливаемость стали при легировании Cr, Ni, Mo, Mn, и особенно она увеличивается при совместном легировании несколькими элементами (Cr + Ni + Mo).

Эффективно влияют на прокаливаемость малое количество бора (оптимально 0,002 - 0,006 %). При большом содержании бора образуются бориды и прокаливаемость уменьшается.

14.3 Влияние легирующих элементов на мартенситное превращение

Легирующие элементы, меняя температурный интервал М_н и М_к (рис.14.4), уменьшают или увеличивают количество остаточного аустенита.

Все легирующие элементы уменьшают склонность аустенитного зерна к росту; исключение составляют марганец (Мn) и бор (В).

Рис. 14.4. Влияние легирующих элементов на температуру мартенситного превращения (а) и количество остаточного аустенита в стали с 1,0 % С (б)

Легирующие элементы замедляют распад мартенсита при отпуске (весьма существенно Сг, Mо, Si, Ti) и повышают температуры фазовых превращений, тем самым повышая красностойкость стали.

14.4. Классификация легированных сталей

Классификация легированных сталей производится по следующим признакам:

- по равновесной структуре;

- по структуре после охлаждения на воздухе;

- по составу;

- по назначению.

По равновесной структуре легированные стали делятся на:

- доэвтектоидные стали, имеющие в структуре избыточный феррит;

- эвтектоидные, имеющие перлитную структуру;

- заэвтектоидные, имеющие в структуре избыточный вторичный карбид;

- ледебуритные стали, имеющие в структуре первичные карбиды, выделяющиеся из жидкой фазы.

Пример: При содержании 5 % Сr сталь с 0,6 % С является заэвтектоидной, а с 1,5 % С - ледебуритной.

По структуре после охлаждения на воздухе (рис.14.5) выделяют три основных класса легированных сталей: перлитный, мартенситный, аустенитный.

Рис. 14.5. Диаграмма изотермического распада аустенита сталей:

а - перлитного класса (0,1 - 1,5 % С), содержащих менее 5 - 7 % легирующих элементов; б - мартенситного класса (0,3 - 0,6 % С), содержащих 10 - 15 % легирующих элементов; в - аустенитного класса (0,1 - 0,5 % С), содержащих более 15 % легирующих элементов

По составу стали делятся на:

- никелевые;

- хромистые;

- кремнистые;

- хромоникельмолибденовые.

По назначению легированные стали делятся на:

- конструкционные (цементуемые, улучшаемые), строительные низколегированные;

- инструментальные: для режущего инструмента (быстрорежущие); для штампового инструмента; для мерительного инструмента;

- стали и сплавы с особыми свойствами: нержавеющие, жаростойкие, теплостойкие, с особенностями теплового расширения, с особыми магнитными свойствами.