Влияние легирующих элементов на критические точки стали

Легирующие элементы значительно влияютна критиче­ские точки в сталях. В частности, они могут интенсивно смещать точку Ас₁ в стали. Подобное влияние легирующих элементов связано с двумя факторами.

Как известно, критическая температура Ас₁ в углеро­дистой стали отвечает превращению эвтектоидной смеси перлита a + Fе₃С в аустенит путем фазового перехода a®g, диссоциации карбида и растворения углерода в g–железе. С одной стороны, легирующие элементы изменяют температуру a®g – превращения для феррита, входящего в состав эвтектоида (перлита), и, с другой стороны, влияют на температуру диссоциации эвтектоидных карбидов и по­следующего растворения углерода и легирующих элемен­тов в g–железе.

Как правило, карбидообразующие элементы повышают температуру диссоциации карбидов, и если при этом они также повышают температуру a®g–превращения, то влия­ние их на точку Ас₁ особенно сильно (рис. 1.2).

Некарбидообразующие элементы, растворяясь в цемен­тите, несколько понижают температуру диссоциации кар­бида. При этом никель и марганец понижают, температуру a®g–перехода и, следовательно, снижают точку Ас₁. Свое­образно влияние хрома на точку Ас₁. Хром до 12–13 % сравнительно слабо повышает точку Ас₁ , а при содержа­нии его более 14 % наблюдается резкое повышение темпе­ратуры Ас₁. Подобное влияние объясняется тем, что при со­держании до 12–13 % хром понижает температуру a®g–перехода, и наблюдаемое при этом содержании хрома по­вышение точки Ас₁ обусловлено более сильным влиянием повышенных температур диссоциации эвтектоидных карби­дов.

Закономерности влияния элементов на критические точ­ки в основном сохраняются и в сталях, содержащих одно­временно несколько легирующих элементов.

Легирующие элементы значительно влияют и на поло­жение эвтектоидной точки S и предельную концентрацию углерода в аустените (точку Е). Некарбидообразующие элементы (Ni, Co, Si), растворяясь в фер­рите и замещая часть атомов железа в его решетке, тем самым уменьшают содержание железа в эвтектоиде и сме­щают точку S в сторону меньших содержаний углерода (рис. 1.3). Аналогично влияют и карбидообразующие эле­менты, которые в большом количестве растворяются в фер­рите, карбиды которых участвуют в образовании эвтектои­да (например, Мn и Сr). Такие элементы, как Мо и W, сначала уменьшают, а затем увеличивают содержание уг­лерода в эвтектоиде. Имеются сведения, что сильные кар­бидообразующие элементы Тi, Nb и V, незначительно раст­воряющиеся в феррите и образующие стойкие карбиды, ко­торые не участвуют в образовании эвтектоида, уменьшают количество эвтектоида в стали и увеличивают содержание углерода в эвтектоиде, т. е. смещают точку S в сторону больших концентраций углерода. В то же время, если Тi, Nb и V растворены в аустените, то они снижают содержа­ние углерода в эвтектоиде (рис. 1.3).

Легирующий элемент, % Легирующий элемент, %

Большинство легирующих элементов понижает предел растворимости углерода в g–железе и, следовательно, сме­щает точку Е на диаграмме Fе–Fе₃С в сторону меньших концентраций углерода.