Вступ - Леговані сталі і сплави

Легованою називається сталь, в якій, крім звичайних домішок, містяться спеціальні поєднання легуючих елементів (Cr, Ni, Mo, Wo, V, А1, В, Ti і ін.), А також Мn і Si в кількостях, що перевищують їх звичайний вміст як технологічних домішок (1% і вище). Як правило, найкращі властивості забезпечує комплексне легування.

Легування сталей і сплавів використовують для поліпшення їх технологічних властивостей. Легуванням можна підвищити межу плинності, ударну в'язкість, відносне звуження і прогартованість, а також істотно знизити швидкість гарту, поріг хладноламкості, деформованість виробів і можливість утворення тріщин. У виробах великих перетинів (діаметром понад 15 ... 20 мм) механічні властивості легованих сталей значно вище, ніж механічні властивості вуглецевих.

За застосуванням для легування можна виділити три групи елементів:

    1) Mn, Si, Cr, B; 2) Ni, Mo; 3) V, Ti, Nb, W, Zr і ін.

Застосування для легування різних елементів визначається не стільки фізичними, скільки, в основному, економічними міркуваннями.

Легуючі елементи за механізмом їх впливу на властивості сталей і сплавів можна розділити на три групи:

    1) вплив на поліморфні перетворення; 2) утворення з вуглецем карбідів; 3) утворення інтерметалідів (інтерметалевих сполук) з залізом.

За характером впливу на поліморфні перетворення легуючі елементи можна розділити на дві групи:

    * елементи (Cr, W, Mo, V, Si, Al і ін.), Достатній вміст яких забезпечує існування в сталях при всіх температурах легованого фериту (феритні стави); * елементи (Ni, Mn і ін.), Що стабілізують при достатній концентрації легований аустеніт при всіх температурах (аустенітні сплави). Сплави, які частково терплять перетворення g-> a, називаються, відповідно, піваустенітними або півферритними.

Легування фериту супроводжується його зміцненням. Найбільш істотно впливають на його міцність марганець і хром. Причому чим дрібніше зерно фериту, тим вище його міцність. Багато легуючих елементів сприяють подрібненню зерен фериту і перліту в сталі, що значно збільшує в'язкість сталі. Однак всі легуючі елементи, за винятком нікелю, при утриманні їх в розчині вище певної межі знижують ударну в'язкість, тріщиностійкість і підвищують поріг хладноламкості. Нікель знижує поріг хладноламкості.

Легований аустеніт, володіє великим коефіцієнтом теплового розширення. Легуючі елементи, в тому числі азот і вуглець, розчинність яких в аустеніті при нормальній температурі досягає 1%, підвищують його міцність при нормальній і високих температурах, зменшують межу плинності. Легований аустеніт є основною складовою (матрицею) багатьох корозійностійких, жароміцних і немагнітних сплавів. Він легко наклепується, тобто швидко і сильно зміцнюється під дією холодної деформації.

Легуючі елементи (виняток кобальт), підвищуючи стійкість аустеніту, знижують критичну швидкість гартування і збільшують прогартованість. Для багатьох аустенітних сплавів критична швидкість гартування знижується до 20 ° С / с і нижче, що має велике практичне значення. Карбідоутворюючі елементи: Fe - Mn - Cr - Mo - W - Nb - V - Zr - Ti (розташовані по зростаючій мірі спорідненості до вуглецю і стійкості карбідних фаз) - при їх малому вмісті, розчиняються в цементиті, заміщаючи в ньому атоми заліза. Склад карбіду в цьому випадку може бути виражений формулою (Fe, M)mCn, де М - символ суми легуючих елементів, a m, n - коефіцієнти, що визначаються хімічною формулою карбіду. При підвищенні вмісту карбідоутворюючих елементів можуть утворюватися самостійні карбіди.

Легуючі елементи, що вводяться в сталь, можна розбити на наступні три групи:

    1. Елементи, що утворюють з залізом тверді розчини з високими значеннями міцності, температур рекристалізації і плавлення, а також ускладнюють перебіг дифузійних процесів в сталі (нікель, марганець, хром, молібден, вольфрам і ін.) 2. Елементи, що утворюють в сталі сполуки, які мають міцну кристалічну решітку, високу температуру плавлення, високу твердість. 3. Елементи, які надають сталі спеціальні фізико - хімічні властивості - корозійну стійкість, особливі магнітні властивості, задані коефіцієнти термічного розширення, незмінність пружніх властивостей і т. д. (Хром, алюміній, нікель, кобальт і ін.)

Легуючі елементи можуть утворювати з основою сталі або з іншими присутніми в сплаві елементами особливі хімічні сполуки, що існують в широкій області концентрації. Такі інерметалідні, карбідні і нітридні з'єднання в сталі мають високу твердість і міцність, хімічну стійкість, і т. д.

Похожие статьи




Вступ - Леговані сталі і сплави

Предыдущая | Следующая