Interacțiunea elementelor de aliere cu carbon și azot în oțel

Elementele de aliere adăugate la oțel pot forma soluții solide sau compuși chimici cu fier și unul cu celălalt. În cele mai multe cazuri, interacțiunea LE cu carbon și azot joacă un rol important pentru oțeluri. Capacitatea PE la formarea de carburi sau nitruri din oțel, în cazul în care baza este de fier, determinat prin afinitatea lor pentru C și N. Dacă afinitatea LE la C și N mai mult decât cea a fierului, carbura este format pe baza PE, nu cementită.







Deoarece regularitatea formării carburilor și a nitridiilor din oțel are același caracter și carbonul este mai des folosit pentru dopaj decât azotul, se consideră de obicei modelele de formare a carburilor.

Toate elementele de aliere pot fi împărțite în două grupuri: formarea carburilor și neformarea carburilor din oțel.

Carbizii și nitrurile se referă la fazele interstițiale, care se formează între metalele de tranziție d și, respectiv, carbonul și azotul. Activitatea elementelor care formează carbură este mai mare, iar stabilitatea fazelor de carbură este mai mare, cu atât mai puțin este finalizată carcasa d -electronă pentru metalul dat. În Fig. 77 este un fragment al tabelului lui DI Mendeleev, unde sunt situate elementele formate din carburi și nitruri.

Co și Ni. prezentată în Fig. 77, nu formează carburi și nitruri în oțel, deoarece au o structură electronică mai fină decât fierul.

Fig. 77. Structurile metalelor de tranziție d, carburi și nitruri formate în oțel

În unele carburi de elemente de aliere, fierul se poate dizolva. De exemplu, fierul de fier Cr3c și Mn3C se dizolvă nerestricționat. Carbizii Cr7 C3 și Mn23 C6 formează soluții solide limitate cu fier.

Rezistența legăturii dintre metal și atomii metaloid în carburile și nitrurile sunt caracterizate printr-o educație 298K căldură TION. kJ / (g-atom) și energia liberă a fazelor de educație-TION (298K. kJ / (g-atom). Temperatura de topire-TION și proprietăți elastice structural de insensibile mi. Cele mai mari valori ale acestor proprietăți sunt carburi și nitruri ale elementelor IV și V grupe. ca numărul proprietăților grupului variază în direcția descreșterii atomilor rezistență a legăturii din carbură sau nitrură și se spune că rezistența sau stabilitatea carburi și nitruri.

În consecință, metalele de tranziție din afinitatea lor pentru carbon și azot, rezistența și carburile durabilitate și nits-Reed, rezistența la dezintegrare pot fi aranjate în următoarele serii descendente: Hf, Zr, Ti, Ta, Nb, V, Mo, Cr, Mn, Fe.

În oțel, această carbură poate conține de la 30 la 50% Cr. adică formula sa ar trebui să se încadreze în Fe4Cr3C3 și Fe2Cr5C3. În mod tipic, o astfel de carbură este (CrFe) 7C3 sau Me7C3.

carbura Sr23 C6 se formează în oțeluri high-chro Incetosati la un conținut ridicat de crom (peste 5 - 8%). Are un oraș complex. . Traforurile celulei unitate care cuprinde 116 atomi, inclusiv metal și carbon atom 92 - 24. în oțeluri carbura C6 Sr23 nu se găsește în formă pură, o parte din atomii de crom din carbură substituite elemente care cuprind compoziția oțelului (Fe, Mo formează , W).

Fierul înlocuiește în mare măsură cromul în acest carbid, dar deoarece mărimea atomilor de fier este ceva mai mică decât dimensiunea atomilor de crom, dintr-un anumit punct (după înlocuire

30% Cr) aceste noduri devin prea "spațioase", iar pentru stabilitatea rețelei este necesară prezența unor atomi W (sau Mo) mari. Atât atomii W (Mo), de asemenea, ocupă poziții definite în rețeaua de carbură Me23C6, astfel încât numărul lor maxim în celula unică este de 8 din 92 de atomi de metal. O creștere suplimentară a concentrației de oțel a tungstenului și a molibdenului în faza evoluată depășește această limită, conducând la o tranziție de Me23 C6 Þ Me6C, la următoarea carbură, care poate conține mai mult W și Mo.







Acest carbid este format numai cu dopaj complex, deci este un carbură complexă. Avantajul său față de alte carburi bazate pe Mo. W și alte elemente refractare este că are o temperatură de disociere mai scăzută, ceea ce face posibilă conversia Mo și W atunci când este încălzită atunci când este întărită într-o soluție solidă (austenită).

Cu toate acestea, carbura metastabilă și la temperaturi ridicate și expunerile lungi este convertit în carburile stabile sau tip MeC Me2 S. Din acest motiv, oțel înalt aliat care conțin cantități mari de Cr, W, Mo și V nu sunt supuse înmuierea recoacere cu expuneri de încălzire și de lungă la temperaturi 1100. 1200 o C. Atunci când temperarea din acest interval de temperatură, durata de expunere este strict reglementată.

L 5.2. Efectul elementelor de aliere asupra curbelor în formă de C.

Influența elementelor de aliere asupra punctelor critice și a proprietăților oțelului

Elementele de aliere influențează semnificativ poziția de temperatură a punctelor critice ale oțelurilor. În special, ele pot schimba intens punctul Ac1. Un efect similar al elementelor de aliere este asociat cu doi factori.

După cum se știe, temperatura critică a transformării Ac1 corespunde perlita amestec eutectoid în uglero cianit-oțel + Fe3 C în tranziția de fază de austenită prin a®g, carbură de disociere și carbon dizolvat în g - zhe leze. Pe de o parte, elementele de aliere schimbă temperatură - prevrascheniya ferită constituind eutectoid (perlit), și, pe de altă parte, efectul asupra temperaturii de disociere a carburile eutectoid și includ elemente dizolvabile de carbon și alierea-ing în g-fier. De obicei, carbură de elemente care formează crește temperatura de disociere a carburilor, și, în cazul în care acestea cresc, de asemenea, -prevrascheniya temperatură, apoi influența lor asupra punctului Ac1 afectează în mod deosebit de puternic (Fig. 78).

Elementele Nekarbidoobrazuyuschie dizolvat în tsemen-Tite, oarecum mai scăzută temperatură de disociere a Bid-ct. În acest caz, nichelul și manganul coboară temperatura tranziției și, în consecință, reduc punctul Ac1. Influența cromului asupra punctului Ac1 este foarte caracteristică. Este de până la 12-13% crește relativ puțin punctul AC1, în timp ce-SRI conține său mai mult de 14%, se observă o creștere bruscă a ratei AC1-turii. Acest efect se explică prin faptul că co-exploatație crom de 12 - 13%, se scade temperatura - tranziția și observate la aceste conținuturi de crom de la punctul vyshen Ac1 datorită unei influențe puternice a disociere carburilor eutectoid la aceste temperaturi. Regularitățile efectului elementelor asupra punctelor critice sunt în principal conservate în oțelurile care conțin simultan mai multe elemente de aliere.

Cele mai multe elemente de aliaj scad limita de solubilitate a carbonului în fier și, prin urmare, schimbă punctul E în diagrama Fe-Fe3C spre concentrații reduse de carbon.

Fig. 79. Schimbarea conținutului de carbon în eutectoid și eutectic în timpul dopajului

Elementele de aliere schimbă nu numai punctele critice ale sistemelor de echilibru, ci schimbă și cinetica decăderii austenitelor. Kinetica decăderii de austenită determină comportamentul oțelului în timpul tratamentului termic. Efectul elementelor de aliere asupra cineticii transformării austenitelor este foarte mare.

Elementele care se dizolvă numai în ferită sau cementită, fără a forma carburi speciale, au doar un efect cantitativ asupra proceselor de transformare (modificarea duratei perioadei de incubație). Ele fie accelerează transformarea (la astfel de elemente se referă numai la cobalt), fie o încetinesc (cele mai multe elemente, inclusiv manganul, nichelul, cuprul etc.).

Fig. 80. Diagrame ale transformării izotermice a austenitelor: oțelul carbon pre-eutectoid (a), eutectoid (b) și hipereutectoid (c)

Elementele care formează carburi contribuie nu numai la schimbări cantitative, ci și calitative, în cinetica transformării izoterme. Astfel, elementele care formează solubile în austenita alierea carburilor la diferite temperaturi pentru efecte diferite asupra vitezei de descompunere austenitei la 700 - 500 ° C (formarea de perlită) - conversie lentă și la 500 - 400 ° C - lent foarte semnificativ în jos de conversie; la 400-300 ° C (formarea bainitei) - accelerează conversia la concentrații scăzute și încetinește la concentrații mari.

Rata de descompunere Astfel, în oțeluri aliate cu carburi (crom, molibden, tungsten), două maxime sunt observate de izoterm ori austenită zona de fisiune TION austenitei rezistență ridicată ne-re-răcit. Descompunerea izotermă a austenitei are două transformări interval expres - ceea ce face granulele placă de cristal (transformarea perlitică) și transformarea în cristalite aciculare (transformare bainitică).

Atunci când se aliază cu elementele care formează carburi, diagrama dobândește o formă diferită (figura 81). Motivele pentru modificarea formei diagramei sunt studiate în detaliu în disciplina "Teoria tratamentului termic". Trebuie acordată atenție faptului că poziția regiunii bainite depinde de conținutul de carbon și de carbură LE.

Fig. 81. Diagrame ale diagramei de descompunere izotermică a austenitei dopate cu elementele care formează carbură: a - oțel cu conținut redus de carbon; b - oțel cu conținut ridicat de carbon







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: