Назначение и распределение легирующих элементов в стали

Легирование — введение в состав металлических сплавов легирующих элементов для придания сплавам определённых физических, химических или механических свойств.


Назначение легирующих элементов.

Основным легирующим элементом является хром (0,8…1,2)%. Он повышает прокаливаемость, способствует получению высокой и равномерной твердости стали. Порог хладоломкости хромистых сталей - (0…-100)°C.


Дополнительные легирующие элементы.

Бор – 0.003%. Увеличивает прокаливаемость, а также повышает порог хладоломкости (+20…-60 )°C.


Марганец – увеличивает прокаливаемость, однако содействует росту зерна, и повышает порог хладоломкости до (+40…-60)°C.


Титан (~0,1%) вводят для измельчения зерна в хромомарганцевой стали.


Введение молибдена (0,15…0,46%) в хромистые стали увеличивает прокаливаемость, снихает порог хладоломкости до –20…-120°C. Молибден увеличивает статическую, динамическую и усталостную прочность стали, устраняет склонность к внутреннему окислению. Кроме того, молибден снижает склонность к отпускной хрупкости сталей, содержащих никель.


Ванадий в количестве (0.1…0.3)% в хромистых сталях измельчает зерно и повышает прочность и вязкость.


Значительное количество никеля можно заменить медью, это не приводит к снижению вязкости.


Стали обладают хорошим сочетанием прочности и вязкости, хорошо свариваются, штампуются и обрабатываются резанием.

Кремний повышает ударную вязкость и температурный запас вязкости.

Добавка свинца, кальция – улучшает обрабатываемость резанием.


Распределение легирующих элементов в стали.

Легирующие элементы растворяются в основных фазах железоуглеродистых сплавов (феррит, аустенит, цементит), или образуют специальные карбиды.


Растворение легирующих элементов в Формула происходит в результате замещения атомов железа атомами этих элементов. Эти атомы создают в решетке напряжения, которые вызывают изменение ее периода.

Изменение размеров решетки вызывает изменение свойств феррита – прочность повышается, пластичность уменьшается. Хром, молибден и вольфрам упрочняют меньше, чем никель, кремний и марганец. Молибден и вольфрам, а также кремний и марганец в определенных количествах, снижают вязкость.


В сталях карбиды образуются металлами, расположенными в таблице Менделеева левее железа (хром, ванадий, титан), которые имеют менее достроенную d – электронную полосу.


В процессе карбидообразования углерод отдает свои валентные электроны на заполнение d – электронной полосы атома металла, тогда как у металла валентные электроны образуют металлическую связь, обуславливающую металлические свойства карбидов.


При соотношении атомных радиусов углерода и металла более 0,59 образуются типичные химические соединения: Формула – которые имеют сложную кристаллическую решетку и при нагреве растворяются в аустените.

При соотношении атомных радиусов углерода и металла менее 0,59 образуются фазы внедрения: Формула – которые имеют простую кристаллическую решетку и трудно растворяются в аустените.


Все карбиды обладают высокой твердостью и температурой плавления.


К списку Рандомный вопрос