Структура и свойства легированного феррита и аустенита. - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Основой большинства современных легированных сталей является феррит, легированный одним или несколькими элементами. Легирование феррита сопровождается его упрочнением.
Наиболее сильно повышает ут марганец и кремний а хром, находящийся в твердом растворе, по данным разных авторов, снижает или несколько повышает прочность феррита. Чем мельче зерно феррита, тем выше его прочность (см. рис. 80, а). Все легирующие элементы, за исключением никеля, при содержании их в растворе выше определенного предела снижают ударную вязкость KCU, трещиностойкость К1с и повышают порог хладноломкости t50. Содержание легирующих элементов, выше которого ударная вязкость KCU снижается, а порог хладноломкости повышается, для ванадия и хрома ~1 %, для кремния ~0,8 %, для марганца ~1,5 %. Никель при увеличении его концентрации в твердом растворе понижает порог хладноломкости t50.
При высоком содержании в стали Ni или Мn аустенит может существовать при низких температурах (см. рис. 91, а). Он является основной составляющей (матрицей) многих коррозионностойких жаропрочных и немагнитных сталей. Аустенит наиболее сильно упрочняет углерод, растворимость которого в нем достигает при нормальной температуре 1 %, и азот. Легирующие элементы, растворяясь в г-железе, повышают прочность аустенита при нормальной и высоких температурах. Для легированного аустенита характерны низкий предел текучести при сравнительно высоком пределе прочности. Аустенит легко наклепывается, т. е. быстро и сильно упрочняется под действием холодной деформации. Аустенит парамагнитен, обладает большим коэффициентом теплового расширения.
Карбидная фаза в легированных сталях. По отношению к углероду легирующие элементы подразделяют на две группы:
- 1) графитизирующие элементы: Si, Ni, Сu, Аl (находятся в твердом растворе); 2) карбидообразующие элементы: Fe->Мп -> Сr-> Mo -> W ->
Nb-> V -> Zr -> Ti (расположены по возрастающей степени сродства к углероду и устойчивости карбидных фаз).
При малом содержании в стали таких карбидообразующих элементов, как Мп, Cr, Мо и W, последние растворяются в цементите, замещая в нем атомы железа. Состав цементита в этом случае может быть выражен формулой (Fe, М)3С, где М -- легирующий элемент. Так, при растворении марганца в цементите образуются карбид (Fe, Мn)3С, при растворении хрома -- карбид (Fe, Сг)3С.
Марганец может заместить в решетке цементита все атомы железа (Fe3C->Mn3C), хром -- до 25 ат. %, молибден -- до 3 ат. % и вольфрам лишь до 0,8--1,0 ат. %. Более сильные карбидообразующие элементы (Ti, V, Nb, Zr) практически не растворяются в цементите и образуют самостоятельные специальные карбиды.
При повышенном содержании хрома, вольфрама, молибдена в зависимости от содержания углерода в стали могут образовываться специальные карбиды. Так, например, карбид Сr7С3 при температуре 20 °С растворяет до 55 % Fe, образуя сложный карбид (CrFe)7C3, а карбид Сг23С6 -- до 35 % Fe, образуя карбид (Сг, Fe)23C6.
Приняты следующие обозначения карбидов: М3С (карбиды цементитного типа), М7С3 и М23С6 (карбиды, имеющие кристаллическую решетку карбидов хрома), М6С и М4С (карбиды с решеткой, в которой атомы металла расположены по типу карбидов вольфрама или молибдена), и, наконец, МС (карбиды по типу кубической гранецентрированной решетки). Под символом М подразумевается сумма металлических элементов, входящих в состав карбида.
Карбиды, образующиеся в легированных сталях, можно разделить на две группы. К первой группе относятся карбиды типа М3С, М7С3, М23С6 и М6С(М4С), имеющие сложные кристаллические решетки. Карбиды этой группы сравнительно легко растворяются в аустените при нагреве.
Ко второй группе относятся карбиды типа МС: VC, TiC, NbC, ZrC, WC, TaC и Мо2С и W2C. Эти карбиды относятся к фазам внедрения. В отличие от карбидов первой группы фазы внедрения в реальных условиях нагрева стали почти не растворяются в аустените.
Интерметаллические соединения. При высоком содержании легирующие элементы образуют с железом или друг с другом интерметаллические соединения. Примером таких соединений могут служить Fe7Mo6, Fe7W6, Fe3Nb2, Fe3Ti и др. В сплавах Fe--Сг и Fe--V образуются твердая и хрупкая о-фазы, отвечающие соединению FeCr (см. рис. 92, б), FeV. В сплавах Fe--Сг--Мо, Fe--Сг--Ni--Мо может образовываться хрупкая л-фаза состава Fe3CrMo и др.
Похожие статьи
-
Легирующие элементы в стали - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Влияние легирующих элементов на полиморфные превращения железа. Все элементы, за исключением углерода, азота, водорода, и отчасти бора, образуют с...
-
Железо -- металл сероватого цвета. Атомный номер 26, атомная масса 55,85, атомный радиус 0,127 нм. Чистое железо, которое может быть получено в настоящее...
-
Структура сплавов - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Строение металлических сплавов зависит от того, в какие взаимодействия вступают компоненты, их образующие. Под структурой, как уже указано ранее,...
-
Химические соединения - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Характерные особенности химических соединений: 1. Кристаллическая решетка отличается от решеток компонентов, образующих соединение. 2. В соединении...
-
Сталь является многокомпонентным сплавом, содержащим углерод и ряд постоянных или технологических примесей: Mn, Si, S, Р, О, Н, N и др., влияющих на ее...
-
Частицы примеси имеют ту же решетку с металлом, что дает когерентность роста. Чем больше примесей, тем больше зерен и меньше их размер. Такой рост...
-
Диаграмма состояния для случая полной взаимной растворимости компонентов А и В в жидком и твердом состояниях и изменение энергии Гиббса в зависимости от...
-
Образование стабильной фазы графита в чугуне может происходить в результате непосредственного выделения его из жидкого (твердого) раствора или вследствие...
-
Диаграмма состояния железо - углерод (цементит) приведена на рис. 3. Она показывает фазовый состав и структуру сплавов с концентрацией от чистого железа...
-
Твердые растворы - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Твердые растворы - фазы, в которых один из компонентов сплава сохраняет свою кристаллическую решетку, а атомы других компонентов располагаются в решетке...
-
Холодная и горячая деформации - Характеристика и структурные методы исследования металлов
При нагреве сопротивление металла деформации значительно снижается, т. е. уменьшается предел текучести. Для успешной обработки давлением необходимо точно...
-
Рекристаллизация - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Первичная рекристаллизация. При дальнейшем повышении температуры подвижность атомов возрастает и при достижении определенной температуры образуются новые...
-
Полиморфные превращения одного или обоих компонентов сплава изменяют его структуру и свойства. Рис. 43. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых...
-
Свойства меди Медь - металл красновато-розового цвета, медь менее тугоплавка, чем железо, но имеет большую плотность. Медь обладает хорошей...
-
Диаграмма состояния сплавов, образующих ограниченные твердые растворы и эвтектику (рис. 39 и 40). Между линиями ликвидус и солидус в равновесии находятся...
-
Переход сплава из жидкого состояния в твердое, как и при Кристаллизации чистых металлов, протекает только при наличии некоторого переохлаждения, когда...
-
1. точечные: - вакансии (дефекты Шоттки), т. е. узлы решетки, в которых атомы отсутствуют - Межузельные атомы (дефекты Френкеля) образуются в результате...
-
Диаграммы фазового равновесия - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Диаграммы фазового равновесия, или диаграммы состояния, в удобной графической форме показывают фазовый состав сплава в зависимости от температуры и...
-
Атомно-кристаллическая структура - взаимное расположение атомов (ионов), существующее в реальном кристалле. Атомы (ионы) располагаются на таком...
-
Возврат и полигонизация - Характеристика и структурные методы исследования металлов
При нагреве до сравнительно низких температур (обычно ниже (0,2--0,3) Тдл1) начинается процесс возврата, под которым понимают повышение структурного...
-
Свойства титана Титан - металл серого цвета. Он имеет две полиморфные модификации. Отличительными особенностями являются хорошие механические свойства,...
-
Свойства алюминия Алюминий - металл серебристо-белого цвета. Он не имеет полиморфных превращений. Алюминий обладает малой плотностью, хорошими...
-
Все металлы и металлические сплавы - тела кристаллические, атомы (ионы) расположены в металлах закономерно в отличие от аморфных тел, в которых атомы...
-
Электроннолучевая плавка металлов Для получения особо чистых металлов и сплавов используют электроннолучевую плавку. Плавка основана на использовании...
-
Физико-химическая характеристика нефти месторождении Тенгиз Месторождение расположено на северо-восточном побережье Каспийского моря, в 150 км к...
-
Месторождение представляет собой крупное антиклинальное подсолевое поднятие платформенного типа северо-восточного простирания. Продуктивные пласты в нем...
-
Свойства масляных СОЖ условно разделяют на пять групп: физико-химические и функциональные свойства; химическая активность; эксплуатационные и...
-
Общая характеристика металлов - Металлические сплавы как основа конструкционных материалов
Физические свойства металлов и сплавов 1) Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В...
-
Структуры титановых сплавов - Титан и титановые сплавы
Титан подобно железу является полиморфным металлом и имеет фазовое превращение при температуре 882°С. Ниже этой температуры устойчива гексагональная...
-
Результирующая вольт-амперная характеристика туннельного диода определяется комбинацией туннельных и тепловых свойств и имеет довольно необычный вид. В...
-
Введение, Структура и свойства бумаги - Выбор и свойства бумаги
В данной контрольной работе мной предложена следующая классификация бумаги. Классификация по применению отвечает особенности целлюлозно-бумажной...
-
Основные характеристики исследуемых смазочно-охлаждающих жидкостей Объектом исследования являлись образцы смазочно-охлаждающих жидкостей трех различных...
-
Понятие о сплавах - Металлы и их свойства
Характерной особенностью металлов является их способность образовывать друг с другом или с неметаллами сплавы. Чтобы получить сплав, смесь металлов...
-
Сплавы алюминия - Особенности выплавки алюминиевых сплавов
Прочность чистого алюминия не удовлетворяет современные промышленные нужды, поэтому для изготовления любых изделий, предназначенных для промышленности,...
-
Производство стали в электрических печах - Полная характеристика черной металлургии
Для выплавки стали используют электрические печи двух типов: дуговые и индукционные (высокочастотные). Первые из них получили более широкое применение в...
-
Общая характеристика и классификация магниевых сплавов - Сплавы цветных металлов
Достоинством магниевых сплавов является высокая удельная прочность. Основными легирующими элементами магниевых сплавов являются Al, Zn, Mn. Для...
-
Сплавы на основе системы алюминий - кремний Сплавы Al - Si являются наиболее распространенными литейными алюминиевыми сплавами. Это связано с хорошим...
-
Что такое чугун? Применения чугуна. - Чугун и сталь
Чугун -- сплав Fe (основа) с С (обычно 0...0 %), содержащий постоянные примеси (Si, Mn, S, Р), а иногда и легирующие элементы (Cr, Ni, V. А0 и др.); как...
-
Структурная кристаллография карбида кремния Задолго до проведения рентгеновских исследований несколькими учеными с помощью оптических методов была...
-
Хром - очень распространенный легирующий элемент. Он повышает точку А3 и понижают точку А4 (замыкает область г-железа). Температура эвтектоидного...
Структура и свойства легированного феррита и аустенита. - Характеристика и структурные методы исследования металлов