Влияние легирующих элементов на полиморфное превращение в стали.

По характеру влияния на полиморфные превращения легирующие элементы можно разделить на две группы:

Элементы (Cr, W, Mo, V, Si, Al и др.) повышают температуру полиморфного превращения. Они сужают гамма область т.е. повышают точку А₃ и понижают точку А₄(рис.1). Эти элементы называют ферритизаторами. Достаточное содержание этих элементов обеспечивает существование в сталях при всех температурах легированного феррита (ферритные стали). Легирование феррита сопровождается его упрочнением. Наиболее значительно влияют на его прочность марганец и хром. Причем чем мельче зерно феррита, тем выше его прочность. Многие легирующие элементы способствуют измельчению зерен феррита и перлита в стали, что значительно увеличивает вязкость стали. Однако все легирующие элементы, за исключением никеля, при содержании их в растворе выше определенного предела снижают ударную вязкость, и повышают порог хладноломкости. Никель понижает порог хладноломкости.

Рис.1. Взаимодействие легирующих элементов ферритизаторов

с железом.

Элементы (Ni, Mn и др.), понижают температуру полиморфного превращения, стабилизируют при достаточной концентрации легированный аустенит (рис.2) при всех температурах (аустенитные стали).

Рис. 2. Взаимодействие легирующих элементов аустенитизаторов с железом.

Легированный аустенит парамагнитен, обладает большим коэффициентом теплового расширения. Легирующие элементы, в том числе азот и углерод, растворимость которого в аустените при нормальной температуре достигает 1%, повышают его прочность при нормальной и высокой температурах, уменьшают предел текучести. Легированный аустенит является основной составляющей многих коррозионностойких, жаропрочных и немагнитных сплавов. Он легко наклепывается, то есть быстро и сильно упрочняется под действием холодной деформации.

Легирующие элементы (исключение кобальт), повышая устойчивость аустенита, смещают с-образные кривые вправо, снижают критическую скорость закалки и увеличивают прокаливаемость. Для многих аустенитных сплавов критическая скорость закалки снижается до 20°С/с и ниже, что имеет большое практическое значение.

Рис. 3.Влияние легирующих элементов на положение с-образных кривых

и критическую скорость охлаждения

На рис.3 приведена схема влияния легирующих элементов на различную скорость охлаждения по сечению и в связи с этим несквозную прокаливаемость.