Легирующие элементы – металлы или неметаллы, специально вводимые в сплавы системы железо-углерод с целью изменения структуры и свойств сплава. Стали системы Fe-C-ЛЭ (легирующие элементы) называются легированными.
рующих элементов к углероду они подразделяются на: карбидообразующие – Fe, Cr, Mn, Mo, W, V, Nb, Ti, Zr, Ta – переходные металлы с недостроенной d – оболочкой, стойкость карбида возрастает от Fe к Ta;
некарбидообразующие – Cu, Ni, Co, Si, Al и др.
По влиянию на диаграмму железо-углерод легирующие элементы подразделяются:
- элементы, расширяющие γ об
ласть;
- элементы, сужающие γ об
ласть.
Расширение или с ужение γ области связано с влиянием легирующих элементов на тем пер а-туры критичес ких то ч е к A1, А3.
По влиянию легирующих элементов положение критических точек они подразделяются на две группы:
т
т
Пер в а я группа элементов – Ni, Mn, Co, Pt, C, N, Cu – расширяющая область γ тв ер д о г о раствора.
Легирующий элемент повышает точку А4 и понижает точку А3.
Сплавы, имеющие концентрацию легирующего элемента больше точки х, не испытывают ос —» упревращения и имеют структуру твердого раствора упри любом температуре. Это аустенитообразующие элементы.
Вторая группа – элементы Cr, Si, Al, W, V, Mo, Ti, Sn, Sb, Be – сужающие γ и расширяющие α-область, понижают то ч к у А4 и повышают то ч к у А3.
Пр и концентрации то ч к и y значение то ч ек А3 – А4 сливаются в одну, и во всех сплавах концентрации больше у при любой Т0 структура легированного α раствора. Это ферритообразую-щие элементы.
>
Диаграммы состояния Fe – легирующий элемент, показывающие влияние легирования на положение критичес ких то ч е к стали.
ft ra to jo w so бй 10 bq so too
—*- H i j % (ло массе)
точка А3 снижается, А4 - повышается
Легирующие элементы интенсивно смещают точку А1 изменяя температуру ос^у превращения, и меняют количество углерода в эвтектоиде (точки Р, S, Е на диаграмме), а также влияют на фазовые превращения при нагреве и охлаждении.
Влияние легирования на положение точки А1 - линия PSK диаграммы.
Карбидообразующие элементы (V, Ti, W, Mo и др.) повышают температуру точки А1 температуру ос^у перехода. Некарбидообразующие элементы понижают температуру А1 особенно Ni и Мп. Сг до 12-13 % слабо влияет на точку А1 а при содержании >14 % резко повышает температуру точки А1.
Влияние легирования на содержание углерода в эвтектоиде (точка S диаграммы смещается в область меньшего содержания углерода).
Некарбидообразующие элементы - Ni, Со, Si уменьшают % углерода в эвтектоиде, смещая линию ES вправо; Мо, W при небольшом количестве также смещают S вправо. Наиболее сильное влияние оказывают сильные карбидо-образователи - Ti, Nb, V, Та. Они резко снижают % С в эвтектоиде.
ВОПР ОСЫ ПО ТЕМЕ
1. Что называют легирующим элементом?
2. Как подразделяются легирующие элементы:
- по отношению к железу;
- по отношению к углероду?
3. Какое влияние оказывает Ni и Mn на положение критических то ч е к А3, А4?
4. Какие легирующие элементы сужают область γ и расширяют область α, как они называются?
5. Как влияют карбидообразующие элементы на положение точек S и Е диаграммы Fe-Fe3C?
6. Как влияет легирование на положение критической точк и А1 и количество углерода в эвтектоиде?
7. Что та к о е легированная сталь?
8. Как влияют Сr, W, V на положение критичес ких то ч е к в стали?
9. Что так о е аустенитообразующие элементы?