Вплив легуючих елементів на перетворення в сталі

  

Легуючі елементи в більшості випадків розчиняються в аустеніті, утворюючи тверді розчини заміщення. Леговані сталі вимагають більше високих температур нагрівання й більше тривалої витримки для одержання однорідного аустеніту, у якому розчиняються карбіди легуючих елементів.

М ала схильність до росту аустенітного зерна – технологічна перевага більшості легованих сталей. Всі легуючі елементи знижують схильність аустенітного зерна до росту, крім марганцю й бору. Елементи, що не утворять карбідів (кремній, кобальт, мідь, нікель), слабко впливають на ріст зерна. Карбідоутворюючі елементи (хром, молібден, вольфрам, ванадій, титан) сильно подрібнюють зерно.

Рис Вплив легуючих елементів на перетворення переохолодженого аустеніту: а – не карбідоутворюючі елементи; б – карбідоутворюючі елементи

Вплив легуючих елементів на перетворення переохолодженого аустеніту.

По впливі на стійкість аустеніту й на форму З-Образних кривих легуючі елементи розділяються на дві групи.

Елементи, які розчиняються у фериті й цементиті (кобальт, кремній, алюміній, мідь, нікель), роблять тільки кількісний вплив на процеси перетворення. Сповільнюють перетворення (більшість елементів), або прискорюють його (кобальт) (мал.)

 Карбідоутворюючі елементи (хром, молібден, вольфрам, ванадій, титан) вносять і якісні зміни в кінетику ізотермічного перетворення. При різних температурах вони по різному впливають на швидкість розпаду аустеніту: при температурі 700…500^oС — сповільнюють перетворення в перлітній області, при температурі 500…400^oС (утворення троститу) – дуже сильно сповільнюють перетворення, при температурі 400…300^oС (проміжне перетворення) - сповільнює перетворення аустеніту в бейнит, але менше, ніж утворення троститу. Це відбивається на формі З-Образних кривих: спостерігаються два максимуми швидкості ізотермічного розпаду, розділених областю високої стійкості переохолодженого аустеніту (мал. 17.2 б)

Температура максимальної стійкості аустеніту залежить від карбідоутворюючі елемента: хром – 400…500^oС, вольфрам – 500…550^oС, молібден – 550…575^oС, ванадій – 575…600^oС. Час максимальної стійкості при заданій температурі зростає зі збільшенням ступеня легованості (дуже велике для високолегованих сталей).

Важливим є вповільнення швидкості розпаду. Це сприяє більше глибокої прокалюваності й переохолодженню аустеніту до інтервалу мартенситного перетворення при більше повільному охолодженні (масло, повітря). Збільшують прокалюваність хром, нікель, молібден, марганець, особливо при спільному легуванні

 

Вплив легуючих елементів на мартенситне перетворення

 

При нагріванні більшість легуючих елементів розчиняються в аустеніті. Карбіди титану й ніобію не розчиняються. Ці карбіди гальмують ріст аустенітного зерна при нагріванні й забезпечують одержання дрібногілчатого мартенситу при загартуванні. Інші карбідоутворюючі елементи, а також не карбідоутворюючі, при нагріванні розчиняються в аустеніті й при загартуванні утворять легований мартенсит.

Деякі легуючі елементи (алюміній, кобальт) підвищують мартенситну крапку й зменшують кількість залишкового аустеніту, інші не впливають на цю крапку (кремній). Більшість елементів знижують мартенситну крапку й збільшують кількість залишкового аустеніту.