Структурні класи легуючих елементів

Легуючі елементи-метали можна умовно розділити на наступні групи:

• Метали залізної групи. До них відносяться кобальт, нікель, а також близький до них по властивостям марганець.

• Тугоплавкі метали. До них відносяться метали, що мають температуру плавлення вище ніж у заліза, тобто вище 1539 ⁰С. Із тугоплавких металів, найчастіше використовують вольфрам, молібден, ніобій, а також анадій і хром.

• Легкі метали. Найчастіше застосовують титан і алюміній.

• Рідкоземельні метали (РЗМ). Це - лантан, церій, неодим, а також близькі до них по властивостям ітрій і скандій. Рідкоземельні метали часто використовують у вигляді так званого мішметалу, який містить 40-45% церія і 45-50% усіх інших рідкоземельних металів.

Вплив легуючих елементів на поліморфізм.

Легуючі елементи змінюють температуру поліморфних перетворень в залізі, тобто точки А3 і А4, тим самим вони впливають на будову діаграми залізо-елемент.

По впливу легуючих елементів на діаграму стану їх можна поділити на дві групи:

До першої групи відносяться легуючі елементи, які розширюють - область. Розширення - області буде виникати у тому випадку, якщо легуючий елемент підвищує точку А₄ і знижує точку А₃. При цьому можливе існування - фази у всьому інтервалі концентрацій ( відкрита - область) і обмеження області існування - фази внаслідок появи нових фаз і утворення гетерогенних областей (розширена - область).

Таким чином, легуючі елементи першої групи можна ще поділити на елементи, які утворюють з залізом сплави зі структурою необмеженного гомогенного твердого розчину, до них відноситься нікель, марганець, кобальт, палладій, платина, і на елементи, які утворюють сплави, в яких гомогенна область обмежується гетерогенною внаслідок утворення нових фаз. До таких елементів відносяться вуглець, азот, мідь, цинк.

До другої групи відносяться елементи, які звужують - область. Звуження - області буде виникати у тому випадку, якщо легуючий елемент знижує точку А₄ і підвищує точку А₃. При певній концентрації легуючого елементу може виникати повне замикання - області.

Наведена схема не охоплює всього розмаїття можливих варіантів впливу легуючих елементів на критичні точки заліза, і отже, на вигляд діаграми залізо-легуючий елемент. Так, хром, молібден, алюміній, ванадій, які відносяться до елементів, які замикають - область, напочатку знижують критичні точки А₄ і А₃ і тільки починаючи з певної концентрації починають підвищувати точку А3. Кобальт , сприяє отриманню відкритої - області, напочатку підвищує критичну точку А3.

Така різниця впливу легуючих елементів на поліморфізм заліза і на вигляд діаграми залізо-легуючий елемент обумовлено впливом різних факторів:

1. ізоморфністю легуючого елементу однієї із модифікацій заліза (або )

2. різницею атомних розмірів заліза і легуючого елементу

3. характером і енергією міжатомної взаємодії

4. електронною будовою атомів заліза і легуючого елементу

При легуванні заліза декількома елементами одночасно їх вплив на отримання і - фаз не сумується. Більш того, в ряді випадків їх вплив може бути навіть протилежний дії цього елементу в подвійному сплаві.