Alloying steel

Согласно диаграмме состояния железо-углерод все бинарные железоуглеродистые сплавы, which contain less, than about 2,11 % классифицируются как become. (Instead 2,11 % иногда применяют 2,06 %, а термодинамически вычисленная величина, говорят, is 2,14 %. Чтобы не было споров лучше, may be, применять округленное число 2,1 %, которое, может устроить всех). Железоуглеродистые сплавы, which contain more 2,11 % carbon, называют чугунами. Когда для получения желаемых свойств в сталь в дополнение к углероду добавляют другие легирующие элементы, «пограничное» содержание углерода между сталями и чугунами может стать отличным от 2,11 %.

Влияние легирующих элементов на свойства стали

Стали обычно содержат легирующие элементы и примеси. Alloying elements (в меньшей степени – примеси) влияют на диаграмму состояния стали, аллотропические превращения и формирование новых фаз. Комбинированное влияние легирующих элементов и термической обработки дает огромное разнообразие microstructures и свойств сталей. Необходимо заметить, что на влияние отдельного легирующего элемента на свойства или структуру стали накладывается влияние других элементов. Поэтому всегда нужно учитывать взаимодействие легирующих элементов.

Влияние легирующих элементов на атомную решетку железа

По влиянию на матрицу – железную атомную решетку – легирующие элементы делятся на две категории:

  • Стабилизаторы аустенита. Эти легирующие элементы расширяют аустенитную область на диаграмме состояния и способствуют образованию austenite. Это – никель, кобальт, manganese, copper, углерод и азот.
  • Стабилизаторы феррита. Эти легирующие элементы сокращают аустенитную область диаграммы состояния и способствуют образованию феррита. К этим легирующим элементам относятся: silicon, chromium, tungsten, molybdenum, phosphorus, aluminum, lead, сурьма, arsenic, цирконий, niobium, bor, сера и селен.

Взаимодействие легирующих элементов с углеродом

По взаимодействию с углеродом в стали легирующие элементы делят на следующие две категории:

  • Alloying elements, образующие карбиды: manganese, chromium, molybdenum, vanadium, tungsten, niobium, титан и цирконий. При небольших концентрациях они образуют твердый раствор в цементите, а при высоких концентрациях – образуют стабильные карбиды. В отличие от других легирующих элементов марганец только растворяется в цементите.
  • Alloying elements, не образующие карбиды: nickel, кобальт, copper, silicon, фосфор и алюминий. Эти легирующие элементы не взаимодействуют с карбидами в стали и обычно находятся в матрице сплава – железной атомной решетке.

Source: Steel Heat Treatment: Metallurgy and Technologies, ed. G. E. Totten, 2006