Влияние легирующих элементов на структуру и свойства стали

Как известно, свойства любого материала, в том числе и металла, определяются его строением. Чтобы разобраться в свойствах легированных сталей, необходимо ознакомиться с особенностями их строения. Напомним, что углеродистая сталь в отожженном состоянии всегда состоит из феррита и цементита, которые могут располагаться отдельно друг от друга или в виде механической смеси (перлита). Легирующие элементы в структуре стали в основном распределяются следующим образом:

1) растворяются в железе; 2) растворяются в цементите; 3) образуют с углеродом новую структурную составляющую - устойчивые химические соединения, которые называются специальными карбидами (карбид вольфрама WC, карбид молибдена МоС и др.). Карбиды отличаются измельченной формой, большой твердостью и значительной хрупкостью. Таким образом, структурными составляющими легированных сталей являются легированный феррит, легированный цементит и специальные карбиды.

Распределение легирующих элементов между указанными структурными составляющими зависит в основном от характера их взаимодействия с железом и углеродом. Все легирующие элементы в том или ином количестве могут растворяться в феррите. Такие элементы, как марганец, хром, кремний, никель и алюминий, способны растворяться в феррите в очень больших количествах, титан и медь растворяются в феррите в очень малых количествах (медь не более 1%). По отношению к углероду легирующие элементы делятся на две группы:

1) карбидообразующие, которые образуют с углеродом устойчивые химические соединения - карбиды; к этой группе относятся хром, марганец, молибден, вольфрам, ванадий, титан и др.;

2) не образующие карбидов в стали; к ним относятся никель, кремний, алюминий, кобальт и медь.