Влияние легирования на свойства сталей и чугунов.

Легирующие элементы – специально вводимые в сплав с целью изменения его строения и свойств. Они называются легирующими, а данный сплав легированным.

Наиболее существенное влияние легирование сталей воздействует на полиморфизм железа.

Температура полиморфных превращений зависит от всех растворимых в нем элементов.

Легирующие элементы в сталях:

– могут, находится в свободном состоянии;

– в форме химических соединений с железом или между собой в виде оксидов, сульфидов и др. неметаллов, примесей в карбидной фазе;

– в виде твердых растворов в железе.

Наиболее часто они растворяются в основных фазах сталей: феррите, аустените, цементите. Или образуют специальные карбиды.

Карбидообразующие элементы (молибден, ванадий, вольфрам, титан), увеличивают конструкционную прочность сталей.

По объему более 90% феррит основная составляющая сталей, легирующие элементы, растворяются в нем заменяя, атомы железа кристаллической решетки искажают ее, что приводит повышению твердости и прочности. Увеличение твердости наиболее способствует введение кремния, марганца, никеля. Снижают вязкость феррита и увеличивают порог хладноломкости.

Исключение составляет никель, оказывающий влияние на свойства сталей.

Влияние легирующих элементов на свойства чугунов проявляются в основном в их графитизации.

В их графитизации, которая определяет структуру, а, следовательно, свойства чугуна. Чугуны легируют для придания специальных свойств: жаростойкости, износостойкости и применяют следующие элементы: хром, никель, медь, алюминий, титан.

 

Влияние термообработки на механические свойства стали, превращения в сталях при термообработке.

Термическая обработка проводится для изменения механических свойств стали (прочности, твердости, пластичности, вязкости). Эти свойства зависят от структу­ры стали после термической обработки.

После отжига, отпуска, нормализации (отпуск с охлаждением на воздухе) структура стали состоит из пластичного феррита и цементита, обладающего высо­кой твердостью и хрупкостью. Включения карбидов ока­зывают упрочняющее действие на стали. При малом числе цементитных включений стали пластичны и име­ют невысокую твердость. Измельчение частиц цементи­та при термической обработке приводит к упрочнению стали. При укрупнении частиц цементита увеличивает­ся способность стали к пластической деформации.

После закалки структура стали состоит из мартенси­та и остаточного аустенита. Твердость определяется твердостью мартенсита и его количеством. Пластич­ность закаленной стали зависит не только от содержа­ния мартенсита, но и от его дисперсности (размера игл). Для обеспечения высокого комплекса механических свойств стремятся получить после закалки мелкоиголь­чатую структуру, что достигается при мелкозернистой структуре аустенита до превращения.

Твердость стали зависит от температуры изотермичес­кого распада аустенита. Чем ниже температура изотерми­ческого распада аустенита, тем выше дисперсность пер­литных фаз и вследствие этого выше твердость стали.

Заключительной операцией термической обработки является отпуск. При отпуске стальное изделие приоб­ретает свои окончательные свойства. Чем выше темпе­ратура отпуска, тем ниже прочность и выше пластич­ность стали. Наибольшая пластичность соответствует отпуску при температуре 600—650°С.

Механические свойства стали после закалки и высо­кого отпуска оказываются выше по сравнению с ото­жженной или нормализованной сталью.

Двойная термическая обработка, состоящая в закал­ке с последующим высоким отпуском, ведущая к суще­ственному улучшению общего комплекса механических cвойств, назывется улучшением и является основным видом термической обработки конструкционных сталей.