Термически обрабатываемые железные сплавы

Как чистое железо или ферритные стали, так и аустенитные стали могут сделаться упрочняемыми при введении определенных присадок.

Явления упрочнения, вызываемые в техническом железе углеродом и азотом. Они считаются вредными, так как делают железо хрупким. Изменения свойств, вызванные старением, сказываются неустойчивыми при высоких температурах; уже начиная с 200°, все свойства постепенно возвращаются к исходным значениям. Это связано с особой природой твердых растворов железа с углеродом и азотом. Малые атомы углерода и азота и в ct-решетке, вероятно, не становятся на места атомов железа, а внедряются между ними и потому обладают большой, подвижностью по отношению к кристаллической решетке.

Из улучшаемых железных сплавов особое распространение получили сплавы с медью. В то время как на медь в сталях раньше смотрели как на вредную примесь, в последнее время было признано, что присадки меди повышают устойчивость стали против атмосферных воздействий. Кроме того механические свойства сплавов с содержанием больше 0,7% Си, могут быть повышены путем термической обработки. Так как выделение меди происходит очень вяло, то для получения полного упрочнения прокатанный или откованный при температурах выше 700° материал целесообразно отпустить при 500° в течение 1,5 час или во время охлаждения выдержать его при этой температуре. По Смиту и Пальмеру сталь с 1,5% Си и 0,2% С достигает в результате такой обработки предела текучести свыше 60 Мг/мм, сопротивление разрыву до 75 кг/мм2 и твердости до 170 пг/мм2, при удлинении 23,5% и сужении 55%.

Влияние углерода налагается на влияние меди, не изменяя его сколько-нибудь значительно. Прочие присадки, как хром, никель, молибден и ванадий, лишь незначительно уменьшают способность к улучшению и дают полноценные легированные стали.

Частые медистые стали обладают очень неприятным свойством - красноломкостью. При температуре выше 1100°, т. е. выше температуры плавления меди, сталь плохо обрабатывается вследствие того, что железо окисляется, и освобождающаяся жидкая медь вызывает ломкость материала. Однако, достаточно присадки 0,5% Ni для тото, чтобы освободить медистую сталь от этого порока. Аналогично действует присадка 1,3% Ti.

Растворимость меди в аустенитных железоникелевых сплавах значительно больше, она сильно растет с увеличением содержания никеля. Выделение в таких сплавах для их механических свойств имеет меньшее значение, чем для магнитных. У ферритных сплавов можно достигнуть сильного упрочнения путем присадок бериллия однако железобериллиевые сплавы достигают твердости 400 кг/мм2, лишь начиная с содержания около 4% Be. При содержании 3-25% Ш достаточно уже 1% Be, чтобы путем закалки с 800° в масле и отпуска при 400-500° получить твердость выше 600 кг/мм2. Небольшие присадки хрома действуют в сторону дальнейшего повышения твердости.

Аналогично 1% Be действуют 3-4% Ti, вызывающие способность к упрочнению уже в нелегированном железе.

Бериллий, титан и бор вызывают способность к упрочнению и в аустенитных хромоникелевых сталях, особенно в стали 18/8. На пластичность и коррозионную устойчивость этой стали процессы выделения действуют неблагоприятно.

Аустенитные сплавы железа, никеля и марганца становятся способными к упрочнению при введении 3-5% Ti или выше 13% Мо.

Улучшение железных сплавов было впервые исследовано Сайксом (Sykes) на железовольфрамовых сплавах с 5-50% W. Сходно ведет себя система железо - молибден. О помощью присадок кобальта или хрома достигаются твердости выше 600 кг/мм2.

Способностью к улучшению обладают далее сплавы, у которых выделяющаяся фаза является твердым раствором что относится, в частности, к сплавам железа, никеля и алюминия. Однако эти сплавы уже в состоянии непосредственно после литья очень тверды и поддаются обработке только путем шлифовки. Сплавы железа, никеля и алюминия, а также сплавы железа, кобальта и молибдена и железа, кобальта и вольфрама замечательны своими магнитными свойствами.