Влияние легирующих элементов на кинетику распада аустенита в стали. Полиморфизм железа

Практически все элементы таблицы Менделеева, применяемые для легирования и микролегирования стали сдвигают точки S, E ,C диаграммы железа-углерод влево, т.е. в меньшие концентрации по углероду при образовании перлита, ледебурита. Кроме того, эвтектическая горизонтальная линия ECF может смещаться выше - ниже в зависимости от легированности расплава. Линия PSK (вместе с точкой S) и GSF могут так же смещаться, опускаясь несколько вниз.

На диаграмме изотермического распада аустенита С – образные кривые смещаются вправо, замедляя распад остаточного аустенита, при легировании практически всеми элементами кроме кобальта (рис.49). Кроме того, на С – образной кривой может образовываться 2 максимума скорости распада остаточного аустенита, разделенных областью его повышенной устойчивости (рис.50), при легировании стали сильными карбидообразующими элементами (Cr, W, Mo, V, Ti и д.р.)

а б в

а – сталь перлитного класса;

б – сталь мартенситного класса;

в – сталь аустенитного класса

Рисунок 49 – Диаграммы изотермического распада аустенита

Количество остаточного аустенита тесно связанно с влиянием легирующих элементов на положение температурного интервала начала и конца мартенситного превращения (Мн и Мк). Большинство легирующих элементов снижают температуру начала мартенситного превращения Мн и, следовательно, увеличивают количество остаточного аустенита. Только алюминий и кобальт повышают линию Мн.

1 – углеродистая сталь; 2–сталь, легированная некарбидообразующими элементами; 3 – сталь, легированная карбидообразующими элементами

Рисунок 50 – Типы диаграмм изотермического распада аустенита

В связи с причисленными изменениями в легированных сталях происходят структурные изменения: кроме сталей ферритного, феррито-перлитного, перлитного (при концентрации углерода меньше 0,8%), перлито-цементитного классов образуются стали мартенситного, аустенитного и ледебуритного классов.

Естественно изменяются механические свойства в сторону увеличения, появляются специальные свойства. На рисунке 51 показано влияние легирующих элементов на температуру начала мартенситного превращения и количество остаточного аустенита при содержании в стали 1% углерода.

а б

а – влияние на температуру; б – влияние на количество остаточного аустенита

Рисунок 51 – Влияние легирующих элементов на температуру мартенситного превращения и количество остаточного аустенита