• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Тверді розчини на основі заліза

Фази в легованих сталях

Як правило, в легованих сталях легуючі елементи, які входять у їх склад, не являються самостійними компонентами, а утворюють фази. Такими фазами можуть бути тверді розчини і проміжні фази ( карбіди, нітриди, інтерметаліди). Структура и властивості сталей визначаються складом і будовою фаз, її розташуванням у структурі і взаємодією між собою.

У сталях і сплавах можливі три випадки розчинності:

– компоненти практично не розчиняються. При цьому утворюється гетерогенна суміш і кожний елемент кристалізується у своїй гратці .

– компоненти мають необмежену повну розчинність. В цьому випадку атоми різних елементів утворюють спільну кристалічну гратку – неперервний твердий розчин. Залізо з легуючими елементами утворює неперервні тверді розчини у системах Fe – Cr; Fe – V (-тверді розчини) і Fe-Mn: Fe-Ni; Fe-Co (- тверді розчини). Однак в деяких із цих сплавів при певних концентраціях легуючого елемента і температурах утворюються проміжні фази – інтерметаліди .

– компоненти обмежено розчинні, тобто на діаграмі стану з боку «чистого елемента» утворюється обмежений твердий розчин, який має кристалічну гратку розчинника. Величина розчинності буде різноманітною у кожній системі, тобто обмежені тверді розчини будуть мати неоднакову область гомогенності (концентраційні межі існування твердого розчину).

У більшості систем на основі заліза утворюються саме обмежені тверді розчини. В залежності від величини області гомогенності будемо класифікувати такі розчини як обмежені з широкою областю гомогенності ( в залізі розчиняється більше 2% елемента) і з вузькою областю гомогенності ( від 0,2 до 2%).

Таким чином, по розчинності легуючих елементів у залізі, тверді розчини підрозділяються на неперервні, обмежені з широкою областю гомогенності, обмежені з вузькою областю гомогенності, з незначною розчинністю.

Розчинення легуючих елементів у залізі може проходити по типу заміщення і проникнення.

Тверді розчини заміщення на основі заліза утворюються у відповідності з законами утворення твердих розчинів такого типу (умови Юм- Розері).

Умовами, які визначають розчинність компонентів в розчинах заміщення, є: ізоморфізм, тобто однотипність граток, компонентів, які складають розчин; співвідношення атомних розмірів компонентів («розмірний фактор»); електронна структура компонентів, тобто відносне розташування компонентів у періодичній системі Д. І. Менделеєва.

Необмежені тверді розчини з залізом утворюють Ni, Co, Mn, Cr , V. Причому Ni, Co, Mn утворюють неперервні тверді розчини на основі -заліза, а Cr і V на основі -заліза.

Тверді розчини проникнення утворюють елементи проникнення з малими атомними номерами. Тверді розчини проникнення являються окремим випадком фаз проникнення (до останніх відносяться карбіди, нітриди, бориди, оксиди, гідриди і інші хімічні сполуки перехідних металів з елементами проникнення). Тверді розчини проникнення завжди обмежені, а розчинність у них залежить від кристалічної структури металу – розчинника і розмірів атома елемента проникнення. Найбільш сприятливими позиціями розташування атомів проникнення у твердому розчині будуть октаедричні пори в -залізі і окта- і тетраедричні пори у -залізі.

Ферит – одна з основних фаз у багатьох сталях. Легований ферит представляє собою багатокомпонентний твердий розчин по типу заміщення і проникнення легуючих елементів і домішок у -залізі.

У залізо-вуглецевих сталях аустеніт, як стабільна структурна складова, існує лише при температурах вище . У легованих сталях завдяки впливу легуючих елементів на розширення - області, збільшенню стійкості переохолодженного аустеніту і зниження мартенситної точки, аустеніт може бути одною з головних структурних складових сталей у стані їх експлуатації.

Основними фазами – зміцнювачами у сталях являються карбіди, нітриди і комплексні сполуки на їх основі – карбонітриди. Фізична природа і властивості цих фаз в більшості визначають їх поведінку у сталі.

Карбіди і нітриди відносяться до фаз проникнення і утворюються між d- перехідними металами і відповідно вуглецем і азотом.

Карбіди заліза відносяться до найменш стійких у порівнянні з карбідами легуючих елементів. Основним карбідом заліза є , проміжним карбідом у сталях -карбід, а в деяких високовуглецевих сплавах і - карбіди. Хром і марганець підвищують стійкість цементиту у сталі.

Інтерметаліди. Фази, які утворюються в результаті взаємодії основного компоненту сплава з легуючими елементами або легуючих елементів між собою, називаються інтерметалідами.

Відмінною ознакою інтерметалічних сполук є наявність у них нової кристалічної гратки, відмінної від граток, які складають фазу компонентів. Структура, стійкість, температурні і концентраційні області існування інтерметалідів визначаються сукупною дією електронної структури, електрохімічного і розмірного фактору.

Інтерметаліди виявляють певний вплив на зміцнення в аустенітних і мартенситостаріючих сталях, багатьох жароміцних сплавів на нікелевій і кобальтовій основах, а також на властивості жаростійких захисних покриттів. У ряді жароміцних сплавів вміст інтерметалічних фаз може досягати 55-65%.

Розрізняють наступні групи інтерметалічних сполук: електронні сполуки, - фази, фази Лавеса, геометрично щільноупаковані фази.

Електронні сполуки. Мають характерні для металічних елементів структури типу о.ц.к., г.ц.к, гк. У цих сполуках структура фаз, яка утворюється в основному визначається електронною концентрацією. При утворенні цих сполук метали перехідних груп виявляють змінну валентність, що обумовлена перекриттям d- і s- рівнів.

При відношенні числа валентних електронів до числа атомів у гратці, яка дорівнює 3/2, інтерметалідні сполуки утворюють - фази з о.ц.к. структурою. До них відносяться, наприклад алюмініди перехідних металів – FeAl, CoAl і NiAl. Ці інтерметаліди володіють металічними властивостями, однак участь d-електронів у міжатомному зв’язку предвизначає появлення ковалентної складової.

Сигма-фази.-фази і споріднені їм сполуки утворюються перехідними металами і мають тетрагональні або складні ромбоедричні елементарні комірки, структура яких характеризується наявністю щільно упакованих шарів атомів, які зміщені по відношенню один до одного і розташованих на відносно великих відстанях. Такі фази і споріднені їм сполуки іноді називають топологічно щільноупаковані. Вперше -фаза типу FeCr була виявлена у залізо-хромистих сплаваях як крихка складова.

Виділення -фази виникає при тривалих витримках в інтервалі температур 500-900і являється причиною сильного окрихчування сталей і сплавів, зменшує їх пластичність і міцність.

Фази Лавеса.Інтерметалічні сполуки складу називають фазами Лавеса. Ці фази звичайно мають кубічну або гексагональну структуру. Вони можуть утворюватися компонентами, розташованими в будь-якому місці періодичної системи.

Основним фактором, який визначає їх утворення, є співвідношення атомних розмірів компонентів.

Найбільш часто утворюються в сталях інтерметілічні фази Лавеса: . Їх наявність часто супроводжується окрихчуванням при кімнатній температурі, але менш шкідливе при підвищенних температурах.

Більш того, в багатьох теплостійких і жароміцних сплавах вдається використовуввати фази Лавеса для зміцнення без суттєвого зниження в’язкості і крихкої міцності.

Читайте також:

1. Адгезиви на основі латексів у взуттєвій промисловості
2. Адміністративний примус застосовують на основі адміністративно-процесуальних норм.
3. Алюміній і сплави на його основі
4. Аналіз ризикованості підприємства на основі показників фінансового стану.
5. Аналогія - спосіб отримання знань про предмети та явища на основі їхньої подібності з іншими.
6. Аналогія права - вирішення справи або окремого юридичного питання на основі принципів права, загальних засад і значення законодавства.
7. Біокомпозити та композиційні матеріали на основі відходів переробки деревини
8. Бюджетні установи отримують кошти на своє функціонування з бюджету виключно на основі фінансових документів, які називаються кошторисами.
9. В залежності від мети та характеру угоди, які лежать в основі випуску векселів, а також їх забезпечення розрізняють комерційні, фінансові та фіктивні векселя.
10. В'яжучі матеріали та будівельні розчини
11. Виготовлення виробів на основі рідких полімерів
12. Визначення оптимального варіанта розв’язання проблеми на основі порівняльного аналізу можливих варіантів

Переглядів: 1530