Контрольная работа: Легированные стали и влияние легирующих элементов на их свойства

Ni, Si, Mn – при малых концентрациях (1 – 3%) повышают ударную вязкость;

Mo, Si. W – снижают ударную вязкость при всех концентрациях.

Рисунок 5. Влияние легирующих элементов на порог хладноломкости железа

Наиболее ценным легированным элементом, является Ni, т.к. он повышает прочность не снижая пластичности и ударной вязкости; снижает порог хладноломкости.

Легирующие элементы, растворяясь в г- Fе, повышают прочность аустенита при нормальной и высоких температурах. Для легированного аустенита характерен низкий предел текучести (у_т ) при сравнительно высоком пределе прочности (у_в ). Аустенит легко наклепывается, т.е. быстро и сильно упрочняется под действием деформации.

5. Карбидная фаза в легированных сталях

По отношению к углероду легирующие элементы подразделяют на две группы:

1) графитизирующие элементы: Si, Ni, Cu, Al;

2) карбидообразующие элементы:

Fе → Mn → Cr → Mo → W → Nb → V → Zr → Ti– расположены по возрастающей степени сродства к углероду и устойчивости карбидных фаз.

Элементы Fe, Mn, Cr, Mo, W – образуют сложные карбиды, которые легко растворяются в аустените.

Nb, V, Zr, Ti – образуют специальные карбиды, трудно растворимые в аустените.

При таком содержании в стали Mn, Cr, W, Mo, они растворяются в цементите, замещая часть атомов Fе и образуя легированный цемент: (Fе,М)₃ С, где М – легирующий элемент.

Мn может заместить в решетке цементита все атомы Fе: Fе₃ С → Mn₃ C;

Cr – до 2,5% ат (Fе,Cr)₃ С;

Мо – до 3% ат (Fе,Мо)₃ С;

W – до 0,8ч1,0% ат (Fе,W)₃ С, если в стали большее содержание легированного элемента, то происходит образование специальных карбидов.

При повышенном содержании Cr, W, Mo в зависимости от содержания углерода в стали могут образоваться специальные карбиды.

При содержании Cr > 2,5% образуется специальный карбид Cr₇ С₃ (М₇ С₃ – общий вид), часть атомов Cr может быть заменена атомами железа (Cr,Fе)₇ С₃ (до 55% Fе).

При еще больших содержаниях Cr (> 10ч12%) образуется карбид (Cr, Fе)₂₃ С₆ , (М₂₃ С₆ ) (Fе до 35%).

Возможно образование сложных карбидов:

Fе₃ Мо₃ С в общем виде: М₆ С, М₄ С

Fе₂ Мо₂ С

Fе₃ W₃ С

Fе₂ W₂ С.

Приняты следующие обозначения карбидов: М₃ С (карбид цементитного типа), М₂₃ С₆ , М₇ С₃ , М₆ С, М₄ С, МС.

Карбиды в сталях можно разделить на две группы:

1-я группа: М₃ С, М₇ С₃ , М₂ С₆ , М₆ С (М₄ С) – имеют сложное кристаллическое строение, легко растворяются в аустените при нагреве.