ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ
НА ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ В СТАЛЯХ
ПРИ СВАРКЕ
Введение в сталь легирующих элементов (ЛЭ) меняет ее свойства и в значительной мере влияет на условия сварки и свойства сварного соединения. Это связано с влиянием:
– на свойства основных фаз стали (Fe–С);
– положение критических температур и концентраций;
– характер протекания процессов при нагреве и охлаждении;
– структурные превращения.
С основой стали – железом – ЛЭ дают растворы замещения. Как правило, они повышают sВ, снижают d и KCV. Исключение составляют Mn и Ni, содержание которых в определенных количествах повышает KCV стали.
Взаимодействие ЛЭ с углеродом более сложно.
С одной стороны, они способны либо непосредственно образовывать карбиды, либо заменять часть атомов железа в его карбиде (Fe3C).
С другой стороны, образуя растворы замещения и заменяя в кристаллической решетке часть атомов железа, разные ЛЭ по-разному изменяют энергетические условия взаимодействия с решеткой и кинетику полиморфных превращений. Чем выше активность химических элементов как карбидообразователей, тем больше устойчивость образовавшихся карбидов.
Введенные в сталь ЛЭ распределяются между твердым раствором и карбидами в зависимости от степени сродства элемента к углероду. По степени увеличения химического сродства элемента к углероду ЛЭ располагаются по порядку: Mn, Cr, W, Mo, V, Nb, Ti, т. е. Ti, Nb и Vдают наиболее устойчивые карбиды.
Степень химического сродства к углероду определяет распределение элементов между ферритом и карбидами (рис. 2). Это позволяет регулировать количество карбидов в стали и степень упрочнения твердого раствора.
В зависимости от строения кристаллической решетки различают две группы карбидов:
I группа – Ме3С; Ме23С6, Ме7С3, Ме6С;
II группа – MeC, Ме2С.
Рис. 2. Распределение карбидообразующих элементов между ферритом и карбидами | Карбиды I группы со сложной кристаллической решеткой при нагреве легко растворяются в аустените. Карбиды II группы, как фазы внедрения, имеющие простую кристаллическую решетку, термостойки и даже при высоких температурах могут не перейти в твердый раствор. Так, Тпл WC – 2900°С, VC – 3100 °С, а CrС – 1940 °С. |
Большинство ЛЭ уменьшают растворимость углерода в аустените при всех температурах, что влияет на температуру Ас1 и содержание углерода в эвтектоиде (рис. 3, 4).
ЛЭ растворяются в железе и влияют на температурный интервал существования a– или g–железа и сдвигают по температурной шкале точки А3 и А4.
Рис. 3. Влияние легирующих элементов на температуру Ас1 | Рис. 4. Влияние легирующих элементов на содержание углерода в эвтектоиде |
По влиянию на температуры А3 и А4 ЛЭ можно разделить на 2 группы. В первую группу входят Ni, Mn, С, N и др., которые понижают температуру А3, повышают температуру А4 и способствуют расширению области существования ГЦК-решетки железа (рис. 5). Такие сплавы называют аустенитными сталями.
Таким образом, аустенитом называют не только твердый раствор углерода в Feg, но и любые твердые растворы на основе Feg.
Рис. 5. Схема диаграмм состояний "железо–легирующий элемент"
Во вторую группу входят Cг, Mo, W, V, Si, Ti и др., которые повышают температуру А3, понижают А4 и способствуют расширению области существования Fea. Однофазные сплавы с ОЦК-решеткой, устойчивой вплоть до Тс, называются ферритными сталями.
Таким образом, ферритом называют не только твердый раствор углерода в Fea, но и любые твердые растворы на основе Fea.
Дата добавления: 2016-03-22; просмотров: 1218;