5. Влияние легирующих элементов на содержание углерода в перлите, температуру эвтектоидного превращения и свойства стали

1. Легирующие элементы оказывают влияние на концентрацию углерода в эвтектоиде (в перлите) и на температуру превращения перлита в аустенит, рис. 88.

№ 29. В стали 0,3% С, 2% Мо. Какова структура этой стали?

Ответ: 1) доэвтектоидпая, с. 217; 2) заэвтектоидная с. 219; 3) эвтектоидная, с. 218.

№ 30. Какова температура эвтектоидного превращения стали с содержанием 9% вольфрама?

Ответ: 1) 727°С, с. 216; 2) 850°С, с. 217; 3) 1050 °С, с. 217.

При образовании аустенита легирующие элементы в большинстве случаев растворяются в нем, образуя твердые растворы замещения. О температурах фазовых превращений и о составе образующихся фаз судят по вертикальным разрезам тройных и более сложных диаграмм.

.

Влияние легирующих элементов на механические свойства стали в равновесном (отожженном) состоянии. Легирующие элементы в стали могут быть в твердом растворе, в карбидной фазе или в виде интерметаллических соединений.

На свойства твердого раствора оказывают влияние: наличие растворенных в нем легирующих элементов, величина зерна, размер блоков мозаики и искажения кристаллической решетки, связанные с изменением состава твердого раствора в результате легирования. От наличия тепловых флюктуации растворенные атомы углерода и легирующих элементов под действием неоднородного поля напряжений, какими является поля дислокаций, перемещаются к дислокациям и накапливаются около них, образуя атмосферы Котрелла, а при повышенных концентрациях атмосферы Сузуки. Атмосферы блокируют дислокации и затрудняют их перемещение под действием сдвиговых напряжений. Механическое торможение дислокации оказывает также границы зерен и блоков. Это выражается в повышении _Т, в, НВ легированных твердых растворов железа. На рис. 89 показано влияние различных легирующих элементов на прочность, пластичность и вязкость феррита. Особенно благоприятно влияние никеля на механические свойства феррита так как никель одновременно повышает и сопротивление пластической деформации и пластичность. Такое влияние никеля сохраняется и в сложнолегированных сталях, в состав которых входит этот элемент. Поэтому никель является ценным легирующим элементом в сталях.

При наличии в структуре стали частиц карбидных или интео металлических соединений последние механически тормозят перемещение дислокаций в твердом растворе. Если легирование сопровождается измельчением блочной структуры и величины зерна стали, то это приводит к увеличению сопротивления хрупкому разрушению S_OT. М. М. Штейнбергом было показано, что влияние легирующих элементов на сопротивление отрыву феррита определяется тем, как легирующий элемент влияет на размер зерна феррита, а не составом феррита. В большинстве случаев легирующие элементы при относительно небольшом количестве их в стали (конструкционная сталь) содействуют образованию мелкозернистого феррита и благодаря этому повышают сопротивление стали хрупкому разрушению. Исследованиями Е. М. Савицкого показано весьма благотворное влияние на свойства сталей редкоземельных элементов (РЗМ) за счет измельчения зерна, очищения границ зерна от окислов, сульфидов.

Легирующие элементы, упрочняя сталь, ухудшают обрабатываемость резанием, штампуемость, но положительно влияют па технологические свойства стали при термообработке.

Выше были показаны основные направления влияния легирования на механические свойства стали в равновесном (отожженном состоянии). Однако в этих условиях положительное влияние легирования на свойства стали проявляются незначительно. Значительно большего эффекта достигают, применяя легированные стали в термически обработанном состоянии. Поэтому детали, изготовленные из легированных сталей обычно подвергаются термической обработке.

№ 31. Какими основными причинами можно объяснить упрочнение стали легированием в равновесном состоянии?

Ответ: 1) затруднением движения дислоскаций от атмосфер и от образования дисперсных химических соединений, с. 216; 2) очищением границ зерна от хрупких фаз и измельчением блочной структуры, с 218; 3) блокировкой дислокаций атмосферами и дисперсными химическими соединениями, измельчением .черна и очищением границ зерен, с. 217.