Влияние легирующих элементов на карбидную фазу

По отношению к углероду легирующие элементы делятся на три группы: графитизирующие, нейтральный элемент и карбидообразующие.

Графитизирующие элементы: Si, А1, Ni, Сu. Они вызывают графитизацию в стали, то есть Fe₃C разлагается на железо и графит, для стали это нежелательно. Находятся в твердом растворе.

Нейтральный элемент - Co. Не вызывает графитизацию, но и не образует карбиды.

Карбидообразующие элементы. По степени увеличения сродства к углероду, то есть по степени увеличения устойчивости против термической диссоциации карбидов, легирующие элементы можно расположить в ряд:

Рис. 6.3. Влияние легирующих элементов на механические свойства железа

Карбидообразующие элементы - это переходные металлы с недостроенной d - электронной оболочкой.

При образовании карбидов углерод отдает электроны в эту оболочку, поэтому чем больше недостроена d - оболочка, тем быстрее образуются карбиды и они более устойчивы против диссоциации при нагреве.

При небольшом содержании легирующие элементы растворяются в цементите, образуя легированный цементит.

При большем содержании они образуют самостоятельные карбиды (см. выше).

По кристаллическому строению карбиды делятся на карбиды со сложным и простым строением.

Карбиды со сложным кристаллическим строением. Это карбиды типа Ме₃ С(Мn₃С, Fе₃С), Ме₇С₃ (Сr₇С₃), Ме₂₃ С₆(Сr₂₃ С₆).

При нагреве они легко разлагаются на составляющие компоненты, которые затем легко растворяются в аустените, и поэтому не сдерживают роста зерна аустенита при нагреве, то есть зерно растет быстро и сталь будет более хрупкой - крупнозернистая сталь.

Карбиды с простым кристаллическим строением. Это карбиды типа МеС (WС, TiС, ZrС, VС и др.). При нагреве они не разлагаются, и поэтому плохо растворяются в аустените и, располагаясь по границам зерен, механически сдерживают рост зерна аустенита при нагреве - мелкозернистые стали с повышенной КС.