Положение критических точек |
Большинство легирующих элементов смещает точку S влево, т. е. снижает количество углерода в легированном перлите. Так, если в сталь ввести 10% хрома, то эвтектоид (легированный перлит) такой стали будет содержать не 0,8% углерода, как в углеродистой стали, а всего лишь около 0,4%. То же нужно сказать и в отношении точки Е диаграммы: предельная концентрация твердого раствора углерода в железе (аустенита) тем меньше, чем больше количество легирующих элементов в стали. При некотором содержании легирующего элемента в стали точка Е оказывается смещенной влево настолько, что при концентрации углерода в несколько десятых долей процента в структуре стали уже наблюдается ледебурит, который в простых углеродистых сплавах появляется лишь при концентрации углерода больше 2,0%. По характеру влияния на положение критических точек Ах и А3 легирующие компоненты разделяются на две группы. Элементы первой группы — никель, кобальт, марганец и медь снижают положение этих критических точек; например, температура эвтектоидного превращения (At) никелевой стали при содержании 8% Ni будет 600" (в углеродистой стали 723°). Элементы второй группы — хром, молибден, вольфрам, ванадий, титан и алюминий, наоборот, повышают положение этих критических точек; так, температура эвтектоидного превращения (Л,) молибденовой стали при содержании 2% Мо будет около 900°. Влияние легирующих элементов на превращения аустенита при охлаждении было подробно исследовано С. С. Штейнбергом и его учениками. Школой С. С. Штейнберга установлено, что все легирующие элементы, кроме кобальта, повышают устойчивость переохлажденного аустенита (увеличивают инкубационный период) и уменьшают скорость его распадения (увеличивают период времени между началом и концом распадения аустенита), а также способствуют измельчению перлита (кроме марганца). На фиг. 92 приведены области изотермического распадения аустенита углеродистой стали / и аустенита легированной стали 2. Как видно из диаграммы, для легированной стали область распадения аустенита значительно сдвинута вправо. Положение точки Мн (температура начала мартенситного превращения) у большинства марок легированной стали понижается с увеличением количества легирующих компонентов. Особенно сильное влияние в этом наиравлени-и оказывают марганец, хром и никель. При некотором содержании перечисленных элементов в стали точка Мн понижается до температуры ниже нуля, и аустенит, переохлажденный до комнатной температуры, не превращается в мартенсит. Критическая скорость закалки легированной стали v9 оказывается значительно меньше критической скорости закалки углеродистой стали в связи со сдвигом кривых изотермического распадения аустенита. Соответственно меньшей является и необходимая для закалки на мартенсит скорость охлаждения, поэтому многие марки легированной стали лучше прокаливаются, и для них сквозная закалка на мартенсит может быть достигнута даже при деталях большого сечения. Это является существенным преимуществом легированной стали. Критические скорости закалки легированной стали многих марок позволяют получить структуру мартенсита даже при охлаждении на воздухе. Конструкционная легированная стальКонструкционную легированную сталь применяют для изготовления ответственных деталей машин и металлических конструкций. Такая сталь относится в основном к перлитному классу и по суммарному количеству содержащихся в ней легирующих элементов делится на низколегированную (до 2,5% легирующих элементов), среднелегированную (от 2,5 до 10%) и высоколегированную (свыше 10%)- Свойства легированной стали определяются не только количеством легирующих элементов, но также в значительной степени термической обработкой. Большинство изделий из легированной стали подвергается улучшению, после которого сталь получает лучшее сочетание механических свойств: высокую прочность и упругость одновременно при большой пластичности и вязкости. |