2) Увеличением прочности и вязкости ф:

а) В результате термической обработки: частично после нормализации и в полной мере после закалки и высокого отпуска.

Рис. 35. Влияние легирующих элементов на а) предел прочности, б) относительное сужение,  (пластичность), в) ударную вязкость Ф в нормализованном состоянии.

 

В нормализованном состоянии (рис. 35) Cr, Mo, V, W, растворяясь в Ф практически его не упрочняют при малых концентрациях (рис. 35, а), так как имеют с ним одинаковую решетку ОЦК.  Введение Si, Ni, Mn упрочняет Ф, имея отличную от Fe_a решетку. Вязкость Ф растет в случае введения Cr, Mn и Ni (рис. 35, в) вследствие увеличения или прочности или пластичности (рис. 35, а, б).

• После высокого отпуска упрочнение Ф вызвано задержкой в нем углерода кремнием и карбидообразующими элементами (Cr, Mo, Nb, V, W, Ti). При этом комплексное легирование несколькими элементами усиливает эффект упрочнения.

б) За счет  уменьшения размера зерен введением в малых концентрациях карбидо- нитридо- и оксидообразующих элементов, которые в составе тугоплавких высокодисперсных частиц (карбидов, нитридов, оксидов), находящихся на границах зерен А, сдерживают их рост и тем самым способствуют образованию мелких зерен Ф.

• 3) Увеличением твердости и диспресности (измельченности) карбидной фазы. При легировании происходит, увеличение твердости и стабильности Ц, а также образование специальных более тугоплавких, чем Ц карбидов на основе сильных карбидообразующих легирующих элементов (Mo, W, V, Nb, Ti). Частицы карбидов обладают большей дисперсностью, чем в углеродистой стали, что особенно проявляется после закалки и высокого отпуска. 

4)            Увеличением отпускной стойкости или теплостойкости - способности термообработанной легированной стали сохранять структуру и свойства в нагретом состоянии.

При легировании теплостойкость растет с повышением устойчивости мартенсита за счет увеличения прочности межатомных связей легирующими элементами, а также с увеличением стабильности карбидов, сохраняющих высокую дисперсность при нагреве. При этом для получения необходимого сочетания прочности и вязкости можно использовать большие температуры отпуска, что позволяет максимально уменьшить опасные остаточные напряжения, возникающие после закалки.

5)            Увеличением хладостойкости - способности стали противостоять хрупкому разрушению при понижении температуры за счет смещения порога хладоломкости в область более низких температур.

Снижение температурного порога хладоломкости при легировании обеспечивается:

• - уменьшением размера зерен Ф,

• - легированием Ni, а также в незначительных концентрациях Mn, Cr, Mo, Al, Cu, Ti, V, Nb,

• - использованием стали в улучшенном состоянии (сорбит),

• - переходом от ОЦК к ГЦК – решетке, не имеющей порога хладоломкости, за счет легирования Ni совместно с Cr, а также Mn, N.

Повышение сопротивления коррозии сталей прежде всего вызвано легированием Cr в концентрации не менее 12,5% (стали типа 20Х13, 95Х18). При этом в поверхностном оксидном слое формируется плотная пленка оксида Cr₂O₃, который обеспечивает сталям большую коррозионную стойкость. Дальнейшее повышение коррозионной стойкости связано с получением однофазной и однородной структуры, имеющей ГЦК решетку (сталь типа 12Х18Н10Т).

Недостатки легированных сталей

К недостатками легированных сталей следует отнести:

- необходимость длительного диффузионного отжига для устранения дендритной ликвации,

- возможность образования флокенов – мелких внутренних трещин, благодаря возникновению газообразных соединений водорода, повышающих давление во внутренних слоях,

- проявление отпускной хрупкости второго рода (при температурах 500 - 600°С) при медленном охлаждении в процессе отпуска.