85. Как различаются легирующие элементы по их взаимодействию с углеродом?

• Графитизирующие элементы: Si, Ni, Cu, Al (находятся в твердом растворе);

• К арбидообразующие элементы: Fe Mn Cr Mo W Nb V Zr Ti (расположены по возрастающей степени сродства к углероду и устойчивости карбидных фаз).

При малом содержании в стали таких карбидообразующих элементов, как mn, Cr, W и Mo последние растворяются в цементите, заменяя в нем атомы железа. В этом случае состав цементита может быть выражен формулой (Fe, M)₃C, где М – легирующий элемент.

Марганец может заместить в решетке цементита все атомы железа, хром – до 25б молибден – до 3, а вольфрам лишь 0,8-1,0 ат. %.более сильные карбидообразующие элементы (Ti, Ni, V) практически не растворяются в цементите и образуют самостоятельные карбиды.

При повышенном содержании хрома, вольфрама, молибдена в зависимости от содержания углерода в стали могут образовываться специальные карбиды. Если содержание хрома не превышает 2%, то образуется легированный элемент (Fe, Cr)3C, решетка ромбическая, а при повышенном содержании хрома специальный карбид (Cr, Fe)2C3 так же с ромбической решеткой. При содержании хрома >10-12% - кубический карбид (Cr, Fe)23C6.

При введении вольфрама и молибдена в стали в количестве, превышающем предел насыщения цементита этими элементами, образуются сложные карбиды Fe3Mo3C (Fe2Mo2C), Fe3W3C (Fe2W2C).

86. Привести примеры и дать схему диаграмм состояния для легирующих элементов, расширяющих гамма-область.

Как правило, расширение области гамма-фазы связано с понижением температуры А3 и повышением А4 при увеличении концентрации легирующего элемента. В зависимости от того, какую гамма-область они образуют – открытую или расширенную, легирующие элементы делят на две соответствующие группы. Открытая область гамма-фазы (рис а) наблюдается в системах железа с никелем, марганцем и кобальтом, расширенная – с углеродом, азотом и медью. (рис б)

87. Привести примеры и дать схему диаграмм состояния для легирующих элементов, сужающих гамма-область.

С ужают: бор, цирконий, ниобий. Замыкают: хром, ванадий, кремний, алюминий, вольфрам, молибден.

88. Влияние легирующих элементов на кинетику альфа --> гамма превращения.

Все легирующие элементы, кроме кобальта, увеличивают время существования переохлажденного аустенита (сдвигают С-образную кривую вправо) и уменьшают скорость его распада. При легировании в сталях уменьшается движущая сила альфа-гамма превращения. Кроме того, в легированных сталях сильно изменяется кинетика диффузионного превращения переохлажденного аустенита благодаря уменьшению коэффициента самодиффузии железа или коэффициента диффузии углерода под влиянием некоторых легирующих элементов либо вследствие малого коэффициента диффузии атомов легирующего элемента. Все это уменьшает критическую скорость охлаждения, при которой переохлажденный аустенит превращается в мартенсит. Легирующие элементы, образующие карбиды первой группы по-разному влияют на кинетику гамма-альфа превращений в зависимости от температуры 700-500(образование перлита) – замедляют; 500-400 – значительно замедляют; 400-300 (образование бейнита) – ускоряют