Вплив легуючих елементів на властивості стали

4. Вплив легуючих елементів на механічні властивості стали в термічно покращеному стані

Вплив легуючих елементів на механічні властивості поліпшеною сталі, що має структуру сорбіту, проявляється в наступних напрямках:

1. Присутні в твердому розчині легуючі елементи змінюють механічні властивості фериту. Тим часом, ферит є основою сорбіту і, отже, відіграє вирішальну роль у формуванні властивостей термічно поліпшеної сталі.

2. Що містяться в стали карбидообразующие елементи визначають перебіг процесів карбідоутворення при високому відпустці як щодо температурних меж їх розвитку, ступеня дисперсності утворюються фаз, в зв'язку з температурою відпустки, так і по відношенню до розподілу легуючих елементів між карбідами і а-залізом. У той же час ступінь дисперсності фази карбіду, як і характер розподілу елементів між окремими складовими сорбіту, робить вирішальний вплив на механічні властивості поліпшеною стали.

3. Легуючі елементи сповільнюють процеси повернення і рекристалізації а-фази при високому відпустці, зміщуючи температурні межі їх перебігу в сторону більш високих температур, і впливають на величину рекрісталлізірующегося в процесі високого відпустки зерна ферритной основи сорбіту.

4. Більшість легуючих елементів помітно підвищує сприйнятливість стали до відпускної крихкості. У сталей, сильно схильні до відпускної крихкості, це властивість, ймовірно, не усувається повністю навіть шляхом охолодження виробів після високого відпустки в воді. Очевидно, що це тягне за собою зниження запасу в'язкості поліпшеною стали.

Залежно від складу і умов термічної обробки (зокрема, температури відпустки) механічні властивості стали можуть змінюватися в широкому діапазоні значень. У нашу задачу, однак, не входить опис всіх можливих варіантів властивостей поліпшеною стали в зв'язку з її складом і температурами відпустки. Ці дані можна знайти в довідниках. Ми обмежуємося лише розглядом особливостей впливу легуючих елементів на механічні властивості термічно поліпшених сталей спочатку при індивідуальному, а потім при комплексному їх легуванні. Дія легуючих елементів раціонально спостерігати тільки в тих випадках, коли досягається задовільна прокаліваемость стали в заданих перетинах і за рахунок швидкого охолодження після високого відпустки усувається або різко послаблюється відпускна крихкість. Всі подальші висновки будуть ставитися тільки до вказаних випадків.

Кремній. Вплив кремнію на механічні властивості стали після гарту у воді і подальшого високого відпустки показано в табл. 67

Легування стали кремнієм супроводжується підвищенням показників міцності при одночасному незначному зниженні відносного стиснення і збереженні відносного подовження приблизно на одному і тому ж рівні. Ударна в'язкість при утриманні в стали кремнію 1,5% і більш різко знижується.

Загальний характер дії кремнію на механічні властивості поліпшеною стали має деякі риси подібності з впливом його на властивості фериту. Дійсно, і в тому і в іншому випадку під впливом кремнію зростає міцність і знижується в'язкість металу. Таке явище цілком закономірно, оскільки кремній, як елемент, що не утворює карбідів, головним чином впливає на феритної основу сорбіту поліпшеною стали. До цього слід додати, що кремній сильно уповільнює процес укрупнення карбідів при відпустці і тому збільшує стійкість стали проти відпустки, сприяючи досягненню при однаковій температурі відпустки більш високих показників міцності. Сукупність дії кремнію в зазначених напрямках призводить до того, що у відпущеної при однаковій температурі нагріву стали з підвищенням вмісту кремнію зростає міцність, але знижується в'язкість.

З малюнка видно, що при однаковій твердості присутність в поліпшеною стали кремнію в кількості 1,48% викликає невелике підвищення температурного запасу в'язкості; збільшення кількості кремнію до 2,93% супроводжується різким зниженням в'язкості при всіх температурах випробування.

Отже, вплив кремнію на ударну в'язкість і температурний запас в'язкості не є однозначним; при середньому вмісті цього елемента (приблизно 1,5%) його дія може оцінюватися швидше як позитивне; при високому вмісті (3,0%) - як явно негативне.

300 ° стані. Проте і в цьому випадку загальний характер впливу кремнію на властивості поліпшеною стали зберігається той же, що був відзначений вище. Після відпустки кременистої та нелегованої сталі при однакових температурах, розташованих вище 550 °, нелегована сталь володіє трохи більш високою ударною в'язкістю і одночасно зниженою міцністю. Якщо порівнювати ударну в'язкість стали при одній і тій же її міцності, то можна констатувати деякі переваги кременистої стали і в цьому випадку. Дійсно, сталь з 1,43% Si, відпущена при 700 °, має межу міцності, який дорівнює 75 кг / мм 2; вуглецева сталь таке значення межі