Легирующие элементы значительно влияют на критические точки в сталях. В частности, они могут интенсивно смещать точку Aci в стали. Подобное влияние легирующих элементов связано с двумя факторами.
Как известно, критическая температура Aci в углеродистой стали отвечает превращению эвтектоидной смеси перлита а + РезС в аустенит путем фазового перехода a-vy, диссоциации карбида и растворения углерода в – у-же – лезе. С одной стороны, легирующие элементы изменяют
По Si W
Рис. 4. Влияние легирования Рис. 5. Влияние легирования на содержание иа положение точки Aci в ста – углерода в эвтектонде (Cs) ли
0 2 T 6 8 10 Легирующий элемент,,%
О Z Ч 6 8 10
Легирующий элемент, %
Температуру a-vy-превращения для феррита, входящего в состав эвтектоида (перлита), и, с другой стороны, влияют на температуру диссоциации эвтектоидных карбидов и последующего растворения углерода и легирующих элементов в у-железе.
Как правило, карбидообразующие элементы повышают температуру диссоциации карбидов, и если при этом они также повышают температуру a-vy-превращения, то влияние их на точку Ас\ особенно сильно (рис. 4).
Некарбидообразующие элементы, растворяясь в цементите, несколько понижают температуру диссоциации карбида. При этом никель и марганец понижают температуру
«-^-перехода и, следовательно, снижают точку Aci. Своеобразно влияние хрома на точку Ac1. Хром до 12—131% сравнительно слабо повышает точку Acu а при содержании его более 14 % наблюдается резкое повышение температуры Aci. Подобное влияние объясняется тем, что при содержании до 12—13 % хром понижает температуру а-+у- перехода, и наблюдаемое при этих содержаниях хрома повышение точки Aci обусловлено более сильцым влиянием повышенных температур диссоциации эвтектоидных карбидов.
Закономерности влияния элементов на критические точки в основном сохраняются и в сталях, содержащих одновременно несколько легирующих элементов.
Легирующие элементы значительно влияют и на положение эвтектоидной точки S и предельную концентрацию углерода в аустените (точку Е). Некарбидообразующие элементы (никель, кобальт, кремний), растворяясь в феррите и замещая часть атомов железа в его решетке, тем самым уменьшают содержание железа в эвтектоиде и смещают точку 5 в сторону меньших содержаний углерода (рис. 5). Аналогично влияют и карбидообразующие элементы, которые в большом количестве растворяются в феррите, карбиды которых участвуют в образовании эвтектои – да (например, Mn и Cr). Такие элементы, как Mo и W, сначала уменьшают, а затем увеличивают содержание углерода в эвтектоиде. Имеются сведения, что сильные карбидообразующие элементы Ti, Nb и V, незначительно растворяющиеся в феррите и образующие стойкие карбиды, которые не участвуют в образовании эвтектоида, уменьшают количество эвтектоида в стали и увеличивают содержание углерода в эвтектоиде, т. е. смещают точку 5 в сторону больших концентраций углерода. В то же время, если Ti, Nb и V растворены в аустените, то они снижают содержание углерода в эвтектоиде (рис. 5).
Большинство легирующих элементов понижает предел растворимости углерода в у-железе и, следовательно, смещает точку E на диаграмме Fe-Fe3C в сторону меньших концентраций углерода.