9.2. Вплив легуючих елементів на перетворення в сталі

Вплив легуючих елементів на кінетику розпаду аустеніту. Легуючі елементи, що не утворюють карбіди в сталі (за виключенням Со), уповільнюють процес розпаду аустеніту, тобто зміщують С-подібні криві на діаграмі ізотермічного перетворення аустеніту вправо (рис.9.2 а), тим самим знижуючи критичну швидкість гартування і підвищуючи прогартовуваність сталі.

В сталях, які леговані карбідоутворюючими елементами (Cr, Mo, W), є два максимуми швидкості ізотермічного перетворення аустеніту (рис. 9.2 б).

У практичному плані найбільш важливою є здатність легуючих елементів уповільнювати розпад аустеніту в області перлітного перетворення, що сприяє більш глибокій прогартовуваності та переохолодженню аустеніту до інтервалу мартенситного перетворення при більш повільному охолодженні. Найбільш сильно збільшують прогартовуваність сталі Сr, Ni, Mo, Mn, тому вони входять до складу більшості конструкційних легованих сталей. Своєрідно впливають на кінетику розпаду аустеніту V, Ti, Nb і частково - W. Внаслідок того, що карбіди цих елементів при звичайних температурах гартування (800…900 ^оС) не розчиняються в аустеніті і діють як готові центри кристалізації перліту, то прогартовуваність сталі при її легуванні цими елементами знижується. При високій температурі нагрівання при гартуванні карбіди цих елементів вже розчиняються в аустеніті, що призводить до збільшення прогартовуваності сталі.

Рис.9.2. Діаграми ізотермічного перетворення переохолодженого аустеніту:

1 - вуглецева сталь; 2 - сталь, легована некарбідоутворюючими елементами; 3 - сталь, легована карбідоутворюючими елементами

Вплив легуючих елементів на мартенситне перетворення. Легуючі елементи впливають на температури початку (M_п) і кінця (M_к) мартенситного перетворення. Такі елементи, як Al, Co підвищують M_n і M_к і зменшують кількість залишкового аустеніту, Si не впливає на них, а більшість легуючих елементів знижує температурний інтервал мартенситного перетворення, тим самим збільшуючи кількість залишкового аустеніту. Наприклад, 5% марганцю знижує точку M_n нижче 0^оС. Тому охолодженням при гартуванні у воді сталі, яка містить  5% Mn, можна тільки зафіксувати аустенітний стан.

Вплив легуючих елементів на ріст зерна аустеніту. Усі легуючі елементи (за виключенням Mn і В) зменшують схильність аустенітного зерна до його росту. А ось Mn і В, навпаки, сприяють росту зерна аустеніту. Елементи, що не утворюють карбіди, слабко, а карбідоутворюючі елементи (Cr, Mo, W, V, Ti) сильно, гальмують ріст зерна аустеніту при нагріванні, що повязано з утворенням в сталі стійких карбідів.

Вплив легуючих елементів на перетворення при відпусканні. Легуючі елементи уповільнюють процес розпаду мартенситу. Такі елементи, як Ni, Mn впливають на цей процес мало, а Cr, Mo, Si та інші - дуже помітно. Це повязано з тим, що процеси при відпусканні мають дифузійний характер, і легуючі елементи уповільнюють карбідне перетворення. Тому для отримання однакових результатів сталь, леговану такими елементами, як Cr, Mo, Si тощо, слід нагрівати при відпусканні до вищої температури або збільшувати тривалість відпускання у порівнянні з вуглецевими сталями.