Влияние легирования на структуру и свойства сталей

Легирующие элементы вводятся в стали для улучшения их меха­нических свойств. Путем легирования добиваются повышения прочности, вязкости, прокаливаемости, снижения порога хладноломкости, получают коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные стали.

Чаше всего легирующие элементы образуют с железом твердые растворы. Карбидообразующие легирующие элементы могут также за­мещать атомы железа в решетке цементита, т.е. образовывать леги­рованный цементит или самостоятельные специальные карбиды. В оп­ределенных условиях легирующие элементы могут образовывать с же­лезом или между собой интерметаллические соединения.

Легирующие элементы существенно влияют на температуру поли­морфных превращений и область существования a- и g-железа.

Элементы, снижающие температуру точки А₃ и повышающие температуру точки А₄, называют g-стабилизаторами. К этой группе относятся никель, марганец, а также хром в сочетании с никелем (Cr+Ni). В результате легирования расширяется область существования g-фазы. При определенных степенях легирования в равновесии могут быть получены ферритно-аустенитная и даже полностью аустенитная структуры.

Легирующие элементы, снижающие температуру критической точки А₄ и повышающие температуру критической точки А₃, называют

a-стабилизаторами (Cr, W, Mo, V, Si, Al и др.). При определенных степенях легирования могут быть получены ферритные стали, в которых превращения a-фазыв g-фазу не наблюдается вплоть до температуры плавления.

Легирующие элементы, растворенные в феррите, повышают его предел прочности, не изменяя существенно относительного удлине­ния, за исключением марганца и кремния, при содержании их бо­лее 2,5...3%. Легирующие элементы при введении их в сталь в ко­личестве больше 1…2%снижают ударную вязкость. Исключение со­ставляет никель, который, упрочняя феррит, одновременно увели­чивает его ударную вязкость и снижает порог хладноломкости. Этим объясняются высокие вязкие свойства сталей, легированных никелем. Однако надо иметь в виду, что повышенное содержание никеля стабилизирует g-фазу и ухудшает или полностью исклю­чает закаливаемость сталей.

Легирующие элементы, растворяясь в g-железе, повышают прочность аустенита при нормальной и высоких температурах. Аустенит обладает низким пределом текучести при сравнительно высо­ком пределе прочности, легко упрочняется путем наклепа, но не упрочняется путем закалки. Он парамагнитен.