Структура и свойства легированного феррита

При одновременном легировании a - феррита атомами нескольких (4 – 5) легирующих элементов их влияние на упрочнение может быть просуммировано:

                                                               _n

  Ds_Т  =  S К_iф С_iф

                                                             _{i = 1}

где:

К_iф – коэффициент упрочнения феррита, представляющий собой прирост предела текучести при растворении в нем 1 % (по массе) i – го легирующего элемента;

С_iф – концентрация i – го легирующего элемента, растворенного в феррите, [% по массе].

При оценке упрочнения феррита по приведенной формуле следует брать концентрацию легирующего элемента, растворенного в феррите, а не содержание этого элемента в стали.

Прочность феррита так же сильно зависит от размера зерна. Чем меньше размер зерна, тем выше его прочность. Также следует отметить и влияние размера зерна на температуру порога хладноломкости: чем меньше зерно, тем ниже порог хладноломкости.

Упрочнение феррита при легировании отрицательно сказывается на склонности его к хрупкому разрушению. Однако влияние легирующих элементов на температуру перехода из вязкого в хрупкое состояние индивидуально.

Структура и свойства легированного аустенита

В железоуглеродистых сталях аустенит, как стабильная структурная составляющая, существует лишь при температурах выше А_с3. В специальных легированных сталях благодаря влиянию легирующих элементов на расширение γ - области, увеличению устойчивости переохлажденного аустенита и понижению мартенситной точки аустенит может быть одной из главных структурных составляющих сталей в состоянии эксплуатации.

Изменение свойств аустенитных сплавов при легировании может быть обусловлено:

1. Влиянием легирующих элементов на свойства собственно твердого раствора – аустенита;

Влиянием легирующих элементов на стабилизацию аустенита к фазовым переходам, т.е. легирование может вызывать превращение аустенита с образованием других фаз.

Легированный аустенит подразделяют на стабильный и нестабильный.

При температуре выше начала мартенситного превращения М_н нестабильный аустенит способен к фазовому превращению – образованию мартенсита в результате приложения внешней нагрузки (деформации), т.е. деформация нестабильного аустенита вызывает мартенситное превращение, так же как и охлаждение его ниже М_н. Стабильный аустенит не претерпевает фазового превращения под влиянием деформации, при этом изменяется лишь его структура. В зависимости от того, какие легирующие элементы входят в состав аустенита и каково их количество, изменяется устойчивость аустенита к распаду при деформации, т.е. степень его нестабильности.

Эффективность влияния легирующих элементов на свойства аустенита определяется базовыми аустенитными композициями, на которых основан данный аустенит. Такими основными композициями являются: Fe – Ni, Fe – Mn, Fe – Cr – Ni, Fe – Cr – Mn, Fe – Cr – Ni – Mn. Главными аустенитообразователями во всех перечисленных аустенитных композициях являются никель и марганец, а аустенит, полученный на их основе, называют соответственно никелевым и марганцовистым. Свойства их существенно различаются.

Деформационное упрочнение сильнее проявляется на марганцевом стабильном аустените, чем на стабильном никелевом. Особенно существенно это различие при высоких степенях деформации. Особенностью марганцевого аустенита является его хладноломкость при низких температурах. В никелевом аустените резкого падения ударной вязкости при температурах вплоть до – 196^оС не наблюдается. Введение хрома в марганцевый аустенит заметно уменьшает его склонность к хрупким разрушениям, а легирование никелем практически не влияет на порог хладноломкости.

Наибольший вклад в упрочнение аустенитных сталей вносят элементы внедрения, особенно азот.

Карбиды и нитриды