26. Легированные стали. Фазы, образуемые легирующими элементами в сплавах на основе железа. Влияние легирующих элементов на диаграмму изотермического распада аустенита и прокаливаемость.

Легированные стали – в которые вводят различные элементы (Cr, Ni, Mn, Si, W, V, Mo, Ti, Co, Al, B, N, Nb и др) в определенных количествах для изменения ее свойств и структуры.

Fe,C-основа; S,P-вредные примеси; Si,Mn,Al-раскислители+легирующие элементы. Mn≈0.8%, Si≈0,5% - сталь не легированной (легир.эл-ты - раскислители).

По влиянию на устойчивость аустенита и на форму С-образных кривых легирующие элементы разделяются на две группы.

Элементы, которые растворяются в феррите и цементите (кобальт, кремний, алюминий, медь, никель), оказывают только количественное влияние на процессы превращения. Замедляют превращение (большинство элементов), или ускоряют его (кобальт) (рис.17.2 а)

Влияние легирующих элементов на превращение переохлажденного аустенита: а – некарбидообразующие элементы; б — карбидообразующие элементы

 Карбидообразующие элементы (хром, молибден, вольфрам, ванадий, титан) вносят и качественные изменения в кинетику изотермического превращения. При разных температурах они по разному влияют на скорость распада аустенита

В ажным является замедление скорости распада. Это способствует более глубокой прокаливаемости и переохлаждению аустенита до интервала мартенситного превращения при более медленном охлаждении (масло, воздух). Увеличивают прокаливаемость хром, никель, молибден, марганец, особенно при совместном легировании

В отожженном состоянии легированные стали по механическим свойствам не отличаются от углеродистых. Поэтому, обеспечение необходимой прокаливаемости – первоочередная задача легирования. Почти все легирующие элементы, кроме кобальта, повышает устойчивости переохлажденного аустенита, снижает критическую скорость закалки и увеличивает прокаливаемость.

27. Влияние легирующих элементов на критические точки железа и механические свойства феррита (нв, kcu).

По характеру влияния на критические температуры: 1) элементы (Ni,Mn…) расширяющие область существования γ-твердого раствора. Некоторые могут снизить t(γ->α) до комнатной (точка n). Значит даже при медленном охдаждении сплав будет иметь структуру аустенита. 2) элементы (Cr,Si…) ограничивающие область существования γ-твердого раствора. Если их больше m, то сплав не переходит в аустенит.

Легирующий элемент	Вход в тв р-р с Fe и упр его	Увел. Удар. вязкость KCU	Расш обл A	Суж обл A	Увел прок алив	Способ раски слению	Обр устойч карбид	Пов сопр коррозии
Ni	+	+	+	-	+	-	-	+
Cr	+	-	-	+	-	-	+	+
Mn (более 1%)	+	+	+	-	+	+	+	+
Si (более 0,8%)	+	+	-	+	-	+	-	-
W	-	-	-	-	-	-	+	-
Сu (0,3 — 0,5%)	+	-	-	-	-	-	-	+

По характеру влияние на полиморфные превращения легирующие элементы можно разделить на две группы:

1) элементы (Cr, W, Mo, V, Si, Al и др.), достаточное содержание которых обеспечивает существование в сталях при всех температурах легированного феррита (ферритные ставы);

2) элементы (Ni, Mn и др.), стабилизирующие при достаточной концентрации легированный аустенит при всех температурах (аустенитные сплавы). Сплавы, только частично претерпевающие превращение гамма->альфа, называются, соответственно, полуаустенитными или полуферритными.

Легирование феррита сопровождается его упрочнением. Наиболее значительно влияют на его прочность марганец и хром. Причем чем мельче зерно феррита, тем выше его прочность.

Многие легирующие элементы способствуют измельчению зерен феррита и перлита в стали, что значительно увеличивает вязкость стали. Однако все легирующие элементы, за исключением никеля, при содержании их в растворе выше определенного предела снижают ударную вязкость, трещиностойкость и повышают порог хладноломкости. Никель понижает порог хладноломкости.

Легированный аустенит парамагнитен, обладает большим коэффициентом теплового расширения. Легирующие элементы, в том числе азот и углерод, растворимость которого в аустените при нормальной температуре достигает 1%, повышают его прочность при нормальной и высокой температурах, уменьшают предел текучести.