Карбіди та нітриди у легованих сталях

За характером дії з вуглецем всі легуючі елементи поділяють на карбідоутворюючі і не утворюють карбідів (нікель, кремній, алюміній, кобальт, мідь).

До карбідоутворюючих відносяться перехідні метали з недобудованою d-електронною оболонкою (табл. 6.8). Чим менше електронів на оболонці, тим більша спорідненість до вуглецю.

У сталях карбідоутворюючі є: Fe, Cr, Mn, Mo, W, V, Ti, Nb (у порядку зростання їх карбідоутворюючої здатності).

При введенні в сталь карбідоутворюючого елемента в невеликій кількості (від десятих часток до 2%) утворення карбіду цього елемента найчастіше не відбувається. Утворюється легований цементит (Fe, Cr)3С або загальному вигляді Ме3С. При збільшенні вмісту карбідоутворюючих елементів вище за межу розчинності, утворюються спеціальні карбіди, наприклад, Cr7C3.

Сильні карбідоутворювачі Мо, W, V, Nb, Ti утворюють з вуглецем фази застосування найчастіше формули МеС.

Фази впровадження, що відрізняються дуже високою тугоплавкістю, практично не розчиняються в аустеніті. Внаслідок нерозчинності фаз застосування відбувається збіднення аустеніту вуглецем при легуванні стали сильними карбідоутворювачами.

Аналогічні утворення спостерігаються в сталях за достатньої кількості азоту, ці фази називаютьсянітридами.

Структура карбідів та нітридів металів

Карбіди та нітриди в сталях підвищують її твердість і міцність (особливо Si, Mn, Ni), знижують пластичність і в'язкість, підвищують (Cr, Si, V) або знижують (Ni) поріг холодноламкості, знижують ударну в'язкість (крім нікелю).

Питання для самоконтролю

1. Як побудувати рівноважну діаграму стану сплавів?
2. Що таке лінія солідусу?
3. Що таке лінія ліквідусу?
4. ЧимЧи принципово відрізняється процес отримання рівноважного сплаву від нерівноважного?
5. Чому при швидкому охолодженні виникає ліквація?
6. Які фази виникають у сплавах при кристалізації?
7. З чим пов'язана змінна розчинність компонента А в компоненті?
8. Що таке поліморфізм?
9. Сформулюйте правило концентрацій та правило відрізків.
10. Як прочитати діаграму стану?
11. Що таке конод?
12. Як називається суміш двох твердих фаз, що виходить одночасно з рідкої фази?
13. Що таке евтектоїд?
14. Що таке перітектика?
15. Що таке евтектика?
16. Що таке льодобурит і перліт?
17. Що таке аустенітні сталі? Феритні сталі?
18. Як утворюються карбіди та нітриди у легованих сталях?

Глава 7. ФОРМУВАННЯ СТРУКТУРИ ДЕФОРМОВАНИХ

МЕТАЛІВ І СПЛАВІВ

Деформацією називається зміна розмірів та форми тіла під дією зовнішніх зусиль. Пружні деформації зникають, а пластичні залишаються після закінчення дії сил. В основі пружних деформацій лежать оборотні усунення атомів металів від положення рівноваги. В основі пластичних – незворотні переміщення атомів на значні відстані від вихідних положень рівноваги.

Здатність металів пластично деформуватися називаютьсяпластичностью. При пластичному деформуванні металу одночасно змінюється ряд властивостей, зокрема, при холодному деформуванні підвищується міцність.

7.1. Механізм пластичного деформування

Пластична деформація в кристалі здійснюється шляхом зсуву однієї частини відносно іншої.

Є два різновиди зсуву: ковзання та двійникування. Роль двійника зростає, якщо утрудненоковзання. Воно, порівняно зі ковзанням, має другорядне значення.

Ковзання розвивається за площинами та напрямками, на яких площина атомів максимальна. Площина ковзання разом з напрямком ковзання, що належить цій площині, утворюють систему ковзання.

Число систем ковзання не однакове в металах з різним типом кристалічних грат:

- у металів із ГЦК гратами – 12 еквівалентних систем ковзання.

- у металів з ОЦК гратами – 48 систем ковзання.

- у металів з ГП гратами при с/а ≥ 1,63 ковзання розвивається по площині базису, в якій знаходяться 3 еквівалентні напрямки. Ці метали менш пластичні, ніж метали з ОЦК та ГЦК гратами.

Збільшення кількості систем ковзання супроводжується підвищенням здатності металу до пластичного деформування. Так, у Zr та Ti при с/а

У реальних кристалах для зсуву на одну міжатомну відстань потрібна напруга близько 10 -4 G, тобто в 1000 разів менше за теоретичне значення. Низька міцність реальних кристалів викликана їхньою структурною недосконалістю.

Пластичне деформування реальних кристалах здійснюється шляхом послідовного переміщення дислокацій. Перенесення маси у своїй немає. Переміщуючись щоразу на величину вектора Бюргерса – одна міжатомна відстань, дислокація вийде на поверхню кристала і тут з'явиться сходинка, що дорівнює вектору Бюргерса. Ця сходинка (її висота) буде збільшуватися, тому що в площині ковзання рухаються десятки та сотні дислокацій. Сходинка, видима під мікроскопом, називаєтьсялінією ковзання.

---