КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Взаимодействие легирующих элементов с компонентами стали
Основными компонентами стали являются железо и углерод. Большинство легирующих элементов с железом образуют твердые растворы замещения. Исключением является бор, который образует с железом твердый раствор внедрения. Многие легирующие элементы, растворяющиеся в железе, образуют также химические соединения с углеродом — специальные карбиды. Кроме того, легирующие элементы могут образовывать и другие химические соединения: с кислородом — оксиды, с азотом — нитриды. Некоторые легирующие элементы не взаимодействуют с компонентами стали и находятся в свободном состоянии, образуя самостоятельную фазу. К таким элементам относятся серебро и свинец. Медь приблизительно до 1 % растворяется в железе, а при большем содержании находится в свободном состоянии в виде отдельной фазы. Химические соединения легирующих элементов с углеродом и другими элементами стали также присутствуют в виде отдельной фазы. Химические соединения легирующих элементов с железом и между собой называют интерметаллидами. Растворяясь в α-железе, легирующие элементы оказывают значительное влияние на свойства стали, поскольку феррит, который является твердым раствором углерода в α-железе, занимает до 90 % в структуре сталей. Внедрение в кристаллическую решетку феррита атомов других элементов, например, бора, искажает его кристаллическую решетку. Образование твердого раствора замещения также создает напряжения в кристаллической решетке феррита, так как размеры атомов железа и легирующего элемента различаются. Если атомный радиус легирующего элемента меньше, чем у железа, то параметр кристаллической решетки феррита уменьшается, тогда как элементы с большим атомным радиусом увеличивают период решетки железа. Искажение кристаллической решетки α-железа вызывает соответствующее изменение свойств феррита. Большинство химических элементов, используемых в качестве легирующих, повышает прочность и снижает пластичность стали.
Однако, повышая твердость и прочность феррита, легирующие элементы (за исключением никеля) снижают его пластичность и ударную вязкость. Наиболее широко для легирования сталей используют марганец, кремний, хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, ниобий, титан и бор. Марганец, в небольших количествах содержащийся во всех сталях — как углеродистых, так и легированных, используется в качестве технологической добавки для раскисления стали и устранения вредного действия серы — красноломкости. В железе марганец растворяется в любых соотношениях, образуя твердый раствор. Легирующим элементом марганец считается при содержании в стали более 1 %. По сравнению с другими легирующими элементами он наиболее значительно повышает прокаливаемость стали. Также марганец значительно повышает твердость стали, но при содержании его свыше 1,5 % сталь резко теряет пластичность, поэтому это содержание марганца в стали в большинстве случаев является предельным. Однако при его содержании около 13%, что является исключением из общего правила, сталь приобретает высокую износостойкость. Введение марганца приводит к сильному росту зерен аустенита при перегреве стали. Поэтому обычно вместе с марганцем в сталь вводят карбидообразующие элементы, которые способствуют измельчению зерна. Кремний — один из самых распространенных в природе элементов. Это легкоокисляющийся элемент, обычно он находится в виде оксидов и его восстановление из окисленной формы требует значительных затрат энергии. В производстве стали кремний применяется в качестве раскислителя. При содержании в стали выше 0,5 % кремний считается легирующим элементом. В железе кремний растворяется в любых соотношениях. Его влияние на прочность и пластичность стали аналогично действию марганца. Содержание его в легированных сталях ограничивают пределом 2 %, превышение которого приводит к резкому снижению пластичности стали.
Хром растворяется в цементите и образует с углеродом карбиды, поэтому его широко используют для легирования сталей конструкционного назначения. Заметно упрочняя сталь, хром мало влияет на ее пластичность, существенно увеличивает прокаливаемость стали. Благодаря образованию карбидов повышает износостойкость стали. При содержании более 13 % придает стали коррозионную стойкость. Никель — один из наиболее ценных, но дефицитных легирующих элементов. Никель оказывает наиболее благоприятное влияние на свойства стали: повышает прочность, практически не уменьшая ее пластичности. В сталь никель вводят в количестве до 10 %. Вольфрам и молибден — самые дорогие и остродефицитные, легирующие элементы. В сталь их вводят в незначительных количествах: обычно в десятых долях процента. Как вольфрам, так и молибден сильно повышают прокаливаемость стали и, являясь сильными карбидообразователями, измельчают зерно. Их введение устраняет отпускную хрупкость II рода, присущую хромсодержащим легированным сталям. Ванадий, ниобий, титан — сильные карбидообразователи. Их вводят для измельчения зерна в количестве не более 0,3 %, так как при большем содержании они снижают прокаливаемость стали и приводят к ее охрупчиванию. Бор вводят в микродозах до 0,005 % с целью повышения прокаливаемость стали. Этот элемент является наиболее эффективной добавкой для увеличения прокаливаемость. Такой же эффект может быть достигнут при введении 0,2 % молибдена или 1 % никеля.
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 1345; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |