Влияние азота на свойства стали

Азотно-дуговая сварка нержавейки и меди

Дальнейшее развитие способа аргоно-дуговой сварки привело к предложению применить в качестве защитного газа азот. Вначале азотно-дуговая сварка была использована для соединения нержавеющей стали типа 18-8. Азотно-дуговая сварка может быть успешно применена для соединения меди и ее сплавов, серебра и его сплавов и некоторых других материалов.

Основные данные по абсорбции азота и влиянию его на свойства нержавеющих сталей сводятся вкратце к следующему.

1. Азот соединяется с рядом элементов. В меньшей степени он абсорбируется железом и в большей степени хромом, марганцем, кремнием и алюминием. Обязательным условием абсорбции азота металлом является наличие одноатомного азота.

2. Разные сплавы в соответствии с концентрацией легирующих элементов в различной степени абсорбируют азот, действие которого также находится в зависимости от концентрации легирующих элементов в сплаве.

В сплавах с содержанием хрома до 18% и никеля до 8% азот измельчает литую структуру и не ухудшает свойств сплава. В сплавах с содержанием хрома 25% и никеля 12%, содержащих азот в количестве 0,25% при медленном охлаждении выделяется пластинчатая нитридная или карбонитридная составляющая. Твердость такой стали после наклепа и последующего нагрева повышается.

3. Введение в сталь одновременно азота и титана устраняет стабилизирующее действие этих элементов. Сталь приобретает склонность к межкристаллитной коррозии.

4. С ниобием азот образует нитрид значительно менее прочный, чем нитрид титана.

5. Нитрид вольфрама получается при воздействии азота (повидимому, атомарного) на металлический вольфрам при высокой температуре (2500°К).

ЭЛЕКТРОДЫ И ПИТАНИЕ ДУГИ

Соединения вольфрама с азотом (нитрид WN₂ и дивольфрам-нитрид W₂N₂) характеризуются малой стойкостью. Образуясь при высокой температуре, эти соединения вскоре распадаются вновь. Вследствие этого при горении дуги в среде азота вольфрамовый электрод плавится Плавление вольфрамового электрода приводит к относительно большому расходу электрода и насыщению наплавленного металла шва вольфрамом. Это вынудило применить вместо вольфрамового электрода другой тугоплавкий электрод — угольный.

Сварка угольным электродом в атмосфере азота при использовании нормального напряжения холостого хода практически невозможна. При повышении напряжения холостого хода до 120 в сварку можно выполнять, но расход угольного электрода при этом в 10 раз больше, чем при питании дуги постоянным током прямой полярности, и металл шва науглероживается во много раз больше.

Сварка угольным электродом в среде азота при постоянном токе прямой полярности с использовании специальной горелки (фиг. 271) протекает вполне удовлетворительно. Дуга спокойна и горит устойчиво в том случае, если содержание кислорода в азоте не превышает 0,6%. При более высоком содержании кислорода дуга горит неустойчиво.

При использовании угольных электродов наблюдается лишь небольшое повышение содержания углерода в металле швов при сварке стали 12Х18Н10Т и ХН78Т. Для стали 12Х18Н10Т повышение это составляет в среднем 0,03%, а наибольшее может достигать 0,04%; в стали ХН78Т содержание углерода повышается на 0,01-0,02%.

Для сварки конец угольного электрода нужно затачивать, как карандаш. Расход угольного электрода растет с увеличением мощности дуги.

ВЛИЯНИЕ АЗОТА НА СТАЛЬ

При многослойной наплавке стали 12Х18Н10Т в атмосфере азота содержание последнего достигает 0,321%, что превышает в 3,6 раза содержание азота в проволоке 12Х18Н10Т.

При многослойной наплавке сталей 12Х18Н10Т, 25-20 и Нимоник в атмосфере, состоящей из смеси аргона с азотом, с увеличением содержания азота в защитной атмосфере увеличивается концентрация азота в металле наплавки. Эта зависимость проявляется более резко при наплавке стали ЯП и 25-20 и менее резко — при наплавке стали Нимоник. Увеличение концентрации азота заметно сказывается на механических свойствах металла наплавки лишь в стали 25-20.

Пластичность сварных соединений стали 12Х18Н10Т, выраженная глубиной продавливания, по сравнению с основным металлом ниже на 7% при сварке в среде технического аргона и на 11% при сварке в среде азота.

Между этими крайними значениями при различном отношении содержания азота к аргону глубина продавливания меняется линейно.

Пластичность сварного соединения стали 12Х18Н10Т, выполненного азотно-дуговой сваркой, выше пластичности сварного соединения, выполненного обычной дуговой электросваркой плавящимся электродом, и значительно выше пластичности сварного соединения, выполненного кислородно-ацетиленовой сваркой. Соединение, выполненное азотно-дуговой сваркой, незначительно уступает в отношении пластичности соединениям, выполненным атомно-водородной и аргоно-дуговой сваркой.

После кипячения сварных соединений в растворе медного купороса стали 12Х18Н10Т разница в глубине продавливания между сварными образцами и основным металлом составляет 25% для образцов, сваренных в среде азота, и 11 % для образцов, сваренных в среде технического аргона, при линейном изменении глубины продавливания между этими крайними значениями.

Концентрация азота в металле шва зависит не только от состава защитной газовой смеси, но и от размеров ванны расплавленного металла. В металле однопроходного шва на тонкой стали 12Х18Н10Т содержание азота увеличивается от 0,087 до 0,22%, что составляет увеличение концентрации в 1,4—2,4 раза по сравнению с увеличением в 3,6 раза в многослойной наплавке (см. выше).

Увеличение концентрации азота при многослойной наплавке, а также при однопроходной сварке стали 12Х18Н10Т почти не влияет на механические свойства наплавленного металла.

По сравнению с основным наплавленный металл обладает:

а) коэффициентом относительного сужения на 40% ниже при сварке в среде аргона и на 47% ниже при сварке в среде азота;

б) пределом текучести на 26,5% выше при сварке в среде аргона или азота;

в) одинаковыми пределами прочности при сварке в среде аргона и при сварке в среде азота; примерно такое же влияние на механические свойства металла шва оказывает содержание азота при сварке Нимоника.

Напротив, механические свойства металла наплавки стали 25-20 значительно изменяются в зависимости от состава газовой защитной среды. По сравнению с основным металлом 25-20 наплавленный металл обнаруживает:

а) снижение предела прочности на 44,5% при сварке в среде аргона и повышение на 12,5% при сварке в среде азота;

б) повышение предела текучести на 26,5% при сварке в среде аргона и повышение на 77% при сварке в среде азота;

в) снижение коэффициента относительного сужения на 73% при сварке в среде аргона и на 80% при сварке в среде азота. Структуры наплавок стали 25-20, выполненных в защитной атмосфере чистого аргона и азота, резко различаются.

РЕЖИМЫ СВАРКИ

Область рекомендуемых режимов лежит в пределах сварочного тока 40-100а. Режимы ручной сварки стали 12Х18Н10Т встык с подачей присадочной проволоки в процессе сварки представлены на фиг. 272; режимы механизированной сварки стали 12Х18Н10Т толщиной от 1,0 до 1,5 мм с наложенной присадкой проволоки 12Х18Н10Т показаны на фиг. 273 и режимы механизированной сварки стали 12Х18Н10Т толщиной 1,5 мм встык без присадки — на фиг. 274.

При сварке Нимоника необходимо применять стальные подкладки с канавкой под швом, обязательна тщательная очистка азота от примесей влаги и кислорода, которую рекомендуется производить с помощью очистительной установки. Очистку азота рационально производить также при сварке стали 12Х18Н10Т.

В области рекомендуемых режимов расход азота должен составлять 6-7 л/мин. При необходимости можно производить трехкратную повторную сварку одного и того же шва без удаления ранее наплавленного металла. Каждую повторную сварку нужно производить при увеличении силы тока на 15-20 а.

В швах с трехкратной сваркой нет пор, а механические свойства металла шва мало отличаются от свойств металла однопроходного шва.

СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Макроструктура наплавленного металла шва, сваренного на стали 12Х18Н10Т в среде азота, отличается от макроструктуры наплавленного металла шва, сваренного в среде аргона, резко выраженной ориентацией дендритов.

Макроструктура различных зон соединения из стали 12Х18Н10Т, сваренного в атмосфере азота, не отличается от макроструктуры соответствующих зон соединения, сваренного в среде аргона.

Макро- и микроструктура наплавленного металла шва на Нимонике, сваренного в среде азота и аргона, одинаковы. Ширина зон теплового влияния в обоих случаях практически одинакова.

Сварные соединения из стали 12Х18Н10Т, сваренные в атмосфере азота, в состоянии после сварки не подвержены межкристаллитной коррозии. Сварные соединения, выполненные азотно-дуговой свгркой, после термообработки в опасном интервале температур и кипячения в растворе медного купороса в течение 48 час. подобно образцам, выполненным кислородно-ацетиленовой сваркой, подвержены межкристаллитной коррозии.

Практика эксплуатации сварных изделий, выполненных кислородно-ацетиленовой сваркой и работающих в опасном интервале температур, показывает, что антикоррозионная стойкость этих изделий удовлетворительна, хотя при кипячении в растворе медного купороса сварные соединения, выполненные кислородно-ацетиленовой сваркой, разрушаются.

Поэтому в отношении устойчивости против коррозии сварные соединения, выполненные азотно-дуговой сваркой, равноценны соединениям, выполненным кислородно-ацетиленовой сваркой, и могут быть допущены на изделиях, работащих при повышенных температурах, но не подвергающихся при этом действию агрессивных сред. В тех же случаях, когда сварные соединения, выполненные азотно-дуговой сваркой, не подвергаются эксплуатации при повышенных температурах, они могут работать при действии среды, подобной раствору медного купороса.

Жаростойкость сварных соединений стали Нимоник при температуре 1000-1100° не намного ниже жаростойкости основного металла.

Данные механических испытаний всех видов показывают, что сварные соединения, выполненные азотно-дуговой сваркой, практически не уступают сварным соединениям, выполненным аргоно-дуговой сваркой.

Сопротивление ударному разрыву сварных соединений из стали Я1T, подвергшихся после сварки нагреву с выдержкой в опасном интервале температур, не ниже сопротивления ударному разрыву сварных соединений из стали 12Х18Н10Т непосредственно после сварки.

Пределы выносливости образцов из стали 12Х18Н10Т, сваренных в среде аргона и азота, различаются лишь на 2 кг/мм 2 , и относительно предела выносливости образцов из основного металла составляют: первые 72,5%, вторые 64,5%. Пределы выносливости: образцов из Нимоника, сваренных в среде аргона и азота, различаются меньше, чем на 1 кг/мм 2 л относительно предела выносливости образцов из основного металла Нимоника составляют: первые 89%, вторые 92,5%.

АЗОТНО-ДУГОВАЯ СВАРКА МЕДИ

Возможность использовать азот для защиты дуги при сварке меди основывается на том, что азот практически не образует с медью химических соединений или твердых растворов, ведущих к изменению свойств меди.

При использовании электрододержателей ВНИИАвтогена было-установлено, что расход азота практически определяется давлением и не зависит от переменных размерных величин электрододержателей.

Азотно-дуговую сварку меди рекомендуется производить на постоянном токе прямой полярности, в качестве электродов применять торированные вольфрамовые прутки.

При одинаковых диаметрах вольфрамового электрода и сопла горелки давление азота должно быть выше давления аргона при аргоно-дуговой сварке примерно в полтора раза. Без применения раскислителей при азотно-дуговой, как и при аргоно-дуговой сварке, добиться высокого качества сварных соединений меди не удалось. Поэтому при азотно-дуговой сварке они применяли раскислители в виде смесей из древесного угля, феррофосфора, алюминиевого порошка, ферросилиция и ферромарганца. Механические свойства сварных соединений меди, выполненных азотно-дуговой и аргоно-дуговой сваркой с раскислителями при условиях, приведенных в табл. 128, даны в табл. 129.

Полученные данные показывают весьма близкие средние показатели механических свойств соединений меди, выполненных обоими способами сварки.

Микроструктура металла швов также не обнаруживает заметных различий в зависимости от рода защитного газа (азота или аргона).

Для сварки многослойных швов без раскислителей рекомендуется следующая техника:

а) первый слой должен быть большого сечения и выполняться правой сваркой;

б) последующие слои и подварка выполняются левой сваркой.

Для сварки листов толщиной до 5 мм наилучшей присадкой является медная проволока с содержанием 0,1% Ti. Для более-толстых листов рекомендуется медная проволока с содержанием 0,2% Ti и 0,1% А1.

Для азотно-дуговой сварки мышьяковистой меди угольным электродом рекомендуется медная проволока, содержащая 3% Si и 1 % Мn.

Автор: Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2012.09.13

Влияние основных легирующих элементов на свойства стали.

Влияние отдельных компонентов на свойства стали

Легированной называется сталь, в которой, кроме обычных примесей, содержатся специально вводимые в определенных сочетаниях легирующие элементы (Cr, Ni, Mo, Wo, V, А1, В, Ti и др.), а также Мn и Si в количествах, превышающих их обычное содержание как технологических примесей (1% и выше). Как правило, лучшие свойства обеспечивает комплексное легирование.

Легирование сталей и сплавов используют для улучшения их технологических свойств. Легированием можно повысить предел текучести, ударную вязкость, относительное сужение и прокаливаемость, а также существенно снизить скорость закалки, порог хладноломкости, деформируемость изделий и возможность образования трещин. В изделиях крупных сечений (диаметром свыше 15. 20 мм) механические свойства легированных сталей значительно выше, чем механические свойства углеродистых сталей.

Влияние примесей

Постоянные (технологические) примеси являются обязательными компонентами сталей и сплавов, что объясняется трудностью их удаления как при выплавке (Р,S). Так и в процессе раскисления (Si, Mn) или из шихты — легированного металлического лома (Ni, Cr и др.).

К постоянным примесям относят углерод, марганец, кремний, серу, фосфор, а также кислород, водород и азот.

Углерод

При увеличении содержания углерода до 1,2% возрастают прочность, твердость, порог хладноломкости (0,1%С повышает температуру порога хладноломкости на 20С), предел текучести, величина электрического сопротивления и коэрцитивная сила. При этом снижаются плотность, теплопроводность, вязкость, пластичность, величины относительных удлинения и сужения, а также величина остаточной индукции.

Существенную роль играет то, что изменение физических свойств приводит к ухудшению целого ряда технологических характеристик — таких, как деформируемость при штамповке, свариваемость и др. Так, хорошей свариваемостью отличаются низкоуглеродистые стали. Сварка средне и особенно высокоуглеродистых сталей требует применения подогрева, замедляющего охлаждение, и других технологических операций, предупреждающих образование трещин.

Марганец

Марганец вводят в стали как технологическую добавку для повышения степени их раскисления и устранения вредного влияния серы. Марганец считается технологической примесью, если его содержание, не превышает 0,8%. Марганец как технологическая примесь существенного влияния на свойства стали не оказывает.

Кремний

Кремний также вводят в сталь для раскисления. Содержание кремния как технологической примеси обычно не превышает 0,37%. Кремний как технологическая примесь влияния на свойства стали не оказывает. В сталях, предназначенных для сварных конструкций, содержание кремния не должно превышать 0,12-0,25%.

Сера

Пределы содержания серы как технологической примеси составляют 0,035-0,06%. Повышение содержания серы существенно снижает механические и физико-химические свойства сталей, в частности, пластичность, ударную вязкость, сопротивление истиранию и коррозионную стойкость. При горячем деформировании сталей и сплавов большое содержание серы ведет к красноломкости. Кроме того, повышенное содержание серы снижает свариваемость готовых изделий.

Фосфор

Пределы содержания фосфора как технологической примеси составляют 0,025-0,045%. Фосфор, как и сера, относится наиболее вредным примесям в сталях и сплавах. Увеличение его содержания, даже на доли процента, повышая прочность, одновременно повышает текучесть, хрупкость и порог хладноломкости и снижает пластичность и вязкость. Вредное влияние фосфора особенно сильно сказывается при повышенном содержании углерода.

Кислород и азот

Кислород и азот растворяются в ничтожно малом количестве и загрязняют сталь неметаллическими включениями (оксидами, нитридами, газовой фазой). Они оказывают отрицательное воздействие на свойства, вызывая повышение хрупкости и порога хладноломкости, а также снижают вязкость и выносливость. При содержании кислорода более 0,03% происходит старение стали, а более 0,1% — красноломкости. Азот увеличивает прочность и твердость стали, но снижает пластичность. Повышенное количество азота вызывает деформационное старение. Старение медленно развивается при комнатной температуре и ускоряется при нагреве до 250oС.

Водород

Увеличение его содержания в сталях и сплавах приводит к увеличению хрупкости. Кроме того, в изделиях проката могут возникнуть флокены, которые развивает водород, выделяющийся в поры. Флокены инициируют процесс разрушения. Металл, имеющий флокены, нельзя использовать в промышленности.

Влияние легирующих элементов

Легирование сталей и сплавов используют для улучшения их технологических свойств. Легированием можно повысить предел текучести, ударную вязкость, относительное сужение и прокаливаемость, а также существенно снизить скорость закалки, порог хладноломкости, деформируемость изделий и возможность образования трещин. В изделиях крупных сечений (диаметром свыше 15-20 мм) механические свойства легированных сталей значительно выше, чем механические свойства углеродистых.

Все легирующие элементы, за исключением никеля, при содержании их в растворе выше определенного предела снижают ударную вязкость, трещиностойкость и повышают порог хладноломкости.

Классификация

По применимости для легирования можно выделить три группы элементов. Применимость для легирования различных элементов определяется не столько физическими, сколько, в основном, экономическими соображениями.

Легирующие элементы по механизму их воздействия на свойства сталей и сплавов можно разделить на три группы:

• влияние на полиморфные (альфа-Fe -> гамма-Fe) превращения;
• образование с углеродом карбидов (Сг,Fе)₇С₃; (Сг,Ре)₂₃С₆; Мо₂С и др.;
• образование интерметаллидов (интерметаллических соединений) с железом — Fе₇Мо₆; Fe₃Nb и др.

По характеру влияния на полиморфные превращения легирующие элементы можно разделить на две группы:

• элементы (Cr, W, Mo, V, Si, Al и др.), достаточное содержание которых обеспечивает существование в сталях при всех температурах легированного феррита (ферритные ставы);
• элементы (Ni, Mn и др.), стабилизирующие при достаточной концентрации легированный аустенит при всех температурах (аустенитные сплавы). Сплавы, только частично претерпевающие превращение гамма->альфа, называются, соответственно, полуаустенитными или полуферритными.

Легирование феррита сопровождается его упрочнением. Наиболее значительно влияют на его прочность марганец и хром. Причем чем мельче зерно феррита, тем выше его прочность.
Многие легирующие элементы способствуют измельчению зерен феррита и перлита в стали, что значительно увеличивает вязкость стали. Однако все легирующие элементы, за исключением никеля, при содержании их в растворе выше определенного предела снижают ударную вязкость, трещиностойкость и повышают порог хладноломкости. Никель понижает порог хладноломкости.
Легированный аустенит парамагнитен, обладает большим коэффициентом теплового расширения. Легирующие элементы, в том числе азот и углерод, растворимость которого в аустените при нормальной температуре достигает 1%, повышают его прочность при нормальной и высокой температурах, уменьшают предел текучести.
Легированный аустенит является основной составляющей многих коррозионностойких, жаропрочных и немагнитных сплавов. Он легко наклепывается, то есть быстро и сильно упрочняется под действием холодной деформации.
Легирующие элементы (исключение кобальт), повышая устойчивость аустенита, снижают критическую скорость закалки и увеличивают прокаливаемость. Для многих аустенитных сплавов критическая скорость закалки снижается до 20°С/с и ниже, что имеет большое практическое значение.
Карбидообразующие элементы: Fe — Mn — Cr — Mo — W — Nb — V — Zr — Ti (за исключением марганца) препятствуют росту зерна аустенита при нагреве. Сталь, легированная этими элементами, при одинаковой температуре сохраняет более высокую дисперсность карбидных частиц, и соответственно большую прочность.
Интерметаллиды образуются при высоком содержании легирующих элементов между этими элементами или с железом. Примером таких соединений могут служить Fe₇Mo₆, Fe₃Nb₂ и др. Интерметаллиды, как правило, отличают повышенные твердость и хрупкость.

В следующей таблице показано влияние наиболее применяемых легирующих элементов на свойства стали.

Реферат Александров. Определение содержания азота в стали и сплавах

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

«Сибирский государственный индустриальный университет»
Кафедра металлургии черных металлов

Реферат на тему

«Определение содержания азота в стали и сплавах»

«Аналитическое обеспечение технологических процессов»
Выполнил: ст. гр. МММ-17

Александров В.С.
Проверил: д.т.н., профессор

1 Влияние азота на свойства стали 4

2 Метод Ледебура-Чижевского 6

3 Анализатор азота в жидком металле 7

Список использованной литературы 10

Определение содержания азота в стали является важной задачей, так как влияние азота на свойства стали двустороннее: и вредное, и полезное одновременно. В настоящее время существуют различные методы определения азота в стали, однако раньше до начала понимания эффективного влияния элементов на свойства стали испытания большого значения не имели смысла и поэтому не проводились.

В зависимости от температурных условий растворенный в железе азот может скапливаться по границам зерен и в результате выделения нитридов снижать силу сцепления между зернами; в результате этого повышается хрупкость материала и уменьшается прочность его на разрыв. Этот зависящий от времени процесс ведет к большой склонности материала к старению, что выражается в повышении предела текучести и прочности при одновременном уменьшении вязкости материала. При критическом составе коррозийной среды и при механическом нагружении такое состояние структуры может привести к разрывам по границам зерен, то есть к межкристаллитной коррозии под напряжением.

1 Влияние азота на свойства стали

Исследования взаимодействия азота со сталью проводились в течение всего 20 века. Они были начаты Н.П.Чижевским и И.И.Жуковым. Однако только после 40х годов стали рассматривать возможность использования азота как легирующего элемента. Вопросам влияния азота на свойства сталей, его растворимости, поведения в металле уделялось много внимания во всем мире. В настоящее время в промышленности используется более 200 марок сталей, легированных азотом [1, с.56]. Стали, легированные азотом, принято подразделять на две категории:

– стали с содержанием азота ниже равновесного;

– стали с содержанием азота выше равновесного («сверхравновесные»).

Первые получают в условиях выплавки и кристаллизации при атмосферном давлении азота. Вторые – при повышенном давлении азота, позволяющем сохранить большее его содержание в металле, чем при открытой выплавке.

Связывание азота элементами, имеющими большее сродство к нему, чем железо, например, алюминием, ванадием и титаном ведет к повышению равномерности распределения нитридных включений, к измельчению зерна и тем самым способствует снижению вредного влияния азота. В настоящее время предотвращение проникновения воздуха или других носителей азота в металл в процессе выплавки нелегированных или низколегированных сталей, а так же при их разливке является наиболее важной задачей [2, с.7].

Полезное действие азота как легирующего элемента проявляется в том, что при повышенных температурах азот относительно быстро проникает в жидкую сталь и (как и углерод) вследствие вынужденного положения в кристаллической решетке после затвердевания повышает твердость материала. В случае хромистых сталей уменьшается склонность стали к образованию крупного зерна; в аустенитных сталях азот помимо улучшения предела текучести, прочности и теплостойкости стали повышает и ее стабильность.

Возможность создавать в поверхностной зоне деталей нитриды и карбонитриды путем воздействия азот- и углеродосодержащих газов используют в промышленных масштабах для упрочнения поверхности. Получаемое при этом повышение износостойкости и прочности на переменный изгиб, расширение возможности нагружения даже при высоких температурах без ухудшения свойств. А также повышение коррозийной стойкости существенно улучшают применимость сталей как конструкционного материала [3, с.9].

Легирование азотом дисперсионно-твердеющих сталей приводит к образованию мелкодисперсных нитридов по границам зерен, препятствующих их росту, позволяет повысить предел текучести и ударную вязкость металла [4, с.5].

Легирование азотом нержавеющих сталей, позволяет уменьшить в них содержание никеля и марганца в полтора – два раза, а в некоторых случаях вообще исключить эти элементы. Нержавеющие стали, легированные азотом, превосходят по прочности, вязкости и коррозионной стойкости традиционные нержавеющие стали.

Легированные азотом безникелевые стали, применяемые в медицине для изготовления хирургического инструмента и имплантатов обладают повышенной прочностью, износостойкостью и не вызывают негативных явлений и аллергических реакций в человеческом организме [3, с.12].

Нержавеющие мартенситные и ферритные стали, легированные азотом, при соответствующей термической и термопластической обработке обладают повышенной прочностью, коррозионной стойкостью и улучшенной технологической пластичностью при высоких и низких температурах.

2 Метод Ледебура-Чижевского

Чижевский разработал метод применения вакуума в процессах производства стали, предложил метод определения газов в стали. В 1909г. Чижевский перевел на русский язык и дополнил своими примечаниями «Руководство для железно-заводских лабораторий» немецкого ученого А.Ледебура, которое стало незаменимым учебным пособием для студентов и начинающих инженеров при проведении лабораторных работ [5, с.102].

Азот в заводских лабораториях чаще всего определяется по методу Ледебура-Чижевского, который основан на том, что при растворении стали в кислотах связанный азот переходит в аммонийную соль. При нагревании со щелочью аммонийная соль разлагается, и отгоняющийся аммиак поглощается в приемнике определенным объемом титрованной серной кислоты. Количество поглощенного аммиака далее может быть определено или путем обратного титрования, или колометрически с реактивом Несслера. В литературе имеются указания также о кондуктометрическом методе. Азот, связанный в виде нитридов, нерастворимых в кислотах, не может быть определен этим методом, если нитридный остаток не подвергать дополнительной обработке. Этим методом не определяется также свободный азот, заключенный в микропорах металла.

Метод Ледебура-Чижевского состоит в том, что при растворении стали в соляной или серной кислотах азот, связанный в виде карбонитридов и нитридов, переходит в раствор с образованием аммонийной соли. Из раствора аммиак отгоняют кипячением со щелочью в отмеренное количество серной кислоты. К дистилляту добавляют тимол и гипобромид натрия. При взаимодействии гипобромида с аммонийной солью и тимолом образуется вещество, окрашивающее водный раствор в зеленовато-голубой цвет, а эфирную вытяжку в розовато-красный. По интенсивности окраски эфирного слоя определяют содержание азота в стали [5, 183].

3 Анализатор азота в жидком металле

Столь же важным, как знание о влиянии азота на свойства стали был и вопрос о содержании и химическом связывании этого элемента. Мокрое химическое определение азота путем растворения в кислоте с использованием метода Кьяльдаля, дистиллирования и поглощения образовавшегося аммиака серной кислотой и последующего его определения до начала 60-х годов было основной методикой.

Совершенно иная методика была описана еще в 1931г. Клингером. Выделяющиеся из окисленной расплавленной стали газа СО, СО₂, О₂ и Н₂ определяли методом объемного газового анализа, а азот определяют по остатку. Позже получение уже неудовлетворительных результатов привело во многих заводских и исследовательских лабораториях к все более активным попыткам использования нового технического опыта для совершенствования этой методики [6, 235].

Многочисленные публикации тех времен свидетельствуют о бурном развитии мокрого химического метода с переходом на инструментальную методику определения общего содержания азота.

Сохранившаяся до настоящего времени и тем самым характеризующая состояние технического анализа методика предусматривает горячую экстракцию из расплава, находящегося в графитовом тигле при температуре 2500 ° С. Азот количественно определяют в потоке гелия, который служит газом-носителем, в ячейке для измерения теплопроводности. Данный метод лежит в основе работы анализатора азота в жидком металле multi-lab nitris system.

Измерение азота системой Nitris основано на циркуляции несущего газа-гелия через анализируемый расплав, во время которой он адсорбирует азот, содержащийся в металле. Циркуляция несущего газа продолжается до тех пор, пока он не насытится азотом, то есть до достижения равновесия по водороду между ним и расплавом.

Система Nitris измеряет равновесное с жидкой сталью парциальное давление азота, которое затем пересчитывается в содержание азота в соответствии с законом Сивертса – формула 1:

, (1)

где N – содержание азота в стали, % на см 3 /100г;

К – константа равновесия реакции: N₂2 N;

f – коэффициент активности азота в стали;

РN₂ – парциальное давление азота.

Использование данного анализатора обусловлено возможностью непрерывного мониторинга содержания азота, исключением необходимости отбора проб, достаточным быстродействием и точностью. Данный прибор может быть установлен на агрегат доводки стали (АДС), что увеличит автоматизацию процесса.

После понимания эффективного влияния азота на свойства стали начали проводиться испытания большого значения, что привело к появлению множества методик определения азота в стали, каждая их которых полезна и точна по-своему.

Азот в заводских лабораториях чаще всего определяется по методу Ледебура-Чижевского, который основан на том, что при растворении стали в кислотах связанный азот переходит в аммонийную соль.

Сохранившаяся до настоящего времени и тем самым характеризующая состояние технического анализа методика предусматривает горячую экстракцию из расплава, находящегося в графитовом тигле при температуре 2500 ° С. Азот количественно определяют в потоке гелия, который служит газом-носителем, в ячейке для измерения теплопроводности. Данный метод лежит в основе работы анализатора азота в жидком металле multi-lab nitris system.

Список использованной литературы

1. Рашев Ц.В. Высокоазотистые стали. Металлургия под давлением.– София: Издательство Болгарской академии наук «Проф. Марин Дринов»,1995. – 218 с.
2. Банных О.А. Блинов В.М. Костина М.В., Лякишев Н.П., Ригина Л.Г., Горынин И.В., Рыбин В.В., Малышевский В.А., Калинин Г.Ю., Ямпольский В.Д., Буцкий Е.В., Римкевич В.С., Сидорина Т.Н. «Высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая свариваемая сталь». Патент РФ № 2205889, 2002.
3. Банных О.А. Блинов В.М. Костина М.В., Малышевский В.А., Рашев Ц.В., Ригина Л.Г., Дымов А.В., Устиновщиков Ю.И. «Высокопрочная коррозионно и износостойкая немагнитная сталь». Патент РФ № 2158319, 2000.
4. Костина М.В., Банных О.А., Блинов В.М. Особенности сталей легированных азотом. // Металловедение и термообработка. –2000. – 12 с.
5. Блинов В.М., Елистратов А.В., Колесников А.Г. и др. Влияние термической обработки на структурные превращения и свойства высокоазотистых сталей. //Металловедение и термообработка.- 2000.- № 6. – 356 с.
6. Металлургия стали / Бигеев А.М., Бигеев В.А. – Магнитогорск, 2000. – 543 с.

Азотирование стали: назначение, технология и разновидности процесса

Азотирование, в процессе выполнения которого поверхностный слой стального изделия насыщается азотом, стало использоваться в промышленных масштабах относительно недавно. Такой метод обработки, предложенный к использованию академиком Н.П. Чижевским, позволяет улучшить многие характеристики изделий, изготовленных из стальных сплавов.

Цех ионно-вакуумного азотирования

Суть технологии

Азотирование стали, если сравнивать его с таким популярным методом обработки данного металла, как цементация, отличается рядом весомых преимуществ. Именно поэтому данная технология стала применяться в качестве основного способа улучшения качественных характеристик стали.

При азотировании стальное изделие не подвергается значительному термическому воздействию, при этом твердость его поверхностного слоя значительно увеличивается. Важно, что размеры азотируемых деталей не изменяются. Это позволяет применять такой метод обработки для стальных изделий, которые уже прошли закалку с высоким отпуском и отшлифованы до требуемых геометрических параметров. После выполнения азотирования, или азотации, как часто называют этот процесс, сталь можно сразу подвергать полировке или другим методам финишной обработки.

Схема установки азотирования в тлеющем разряде

Азотирование стали заключается в том, что металл подвергают нагреву в среде, характеризующейся высоким содержанием аммиака. В результате такой обработки с поверхностным слоем металла, насыщающимся азотом, происходят следующие изменения.

• За счет того, что твердость поверхностного слоя стали повышается, улучшается износостойкость детали.
• Возрастает усталостная прочность изделия.
• Поверхность изделия становится устойчивой к коррозии. Такая устойчивость сохраняется при контакте стали с водой, влажным воздухом и паровоздушной средой.

Микроструктура качественно азотированного слоя стали марки 38Х2МЮА

Выполнение азотирования позволяет получить более стабильные показатели твердости стали, чем при осуществлении цементации. Так, поверхностный слой изделия, которое было подвергнуто азотированию, сохраняет свою твердость даже при нагреве до температуры 550–600°, в то время как после цементации твердость поверхностного слоя может начать снижаться уже при нагреве изделия свыше 225°. Прочностные характеристики поверхностного слоя стали после азотирования в 1,5–2 раза выше, чем после закалки или цементации.

Как протекает процесс азотирования

Детали из металла помещают в герметично закрытый муфель, который затем устанавливается в печь для азотирования. В печи муфель с деталью нагревают до температуры, которая обычно находится в интервале 500–600°, а затем выдерживают некоторое время при таком температурном режиме.

Вакуумная печь для термической обработки с системой газового азотирования

Чтобы сформировать внутри муфеля рабочую среду, необходимую для протекания азотирования, в него под давлением подается аммиак. Нагреваясь, аммиак начинает разлагаться на составные элементы, данный процесс описывает следующая химическая формула:

Атомарный азот, выделяющийся в процессе протекания такой реакции, начинает диффузировать в металл, из которого изготовлена обрабатываемая деталь, что приводит к образованию на ее поверхности нитридов, характеризующихся высокой твердостью. Чтобы закрепить результат и не дать поверхности детали окислиться, муфель вместе с изделием и аммиаком, который в ней продолжает оставаться, медленно охлаждают вместе с печью для азотирования.

Нитридный слой, формирующийся на поверхности металла в процессе азотирования, может иметь толщину в интервале 0,3–0,6 мм. Этого вполне достаточно для того, чтобы наделить изделие требуемыми прочностными характеристиками. Обработанную по такой технологии сталь можно не подвергать никаким дополнительным методам обработки.

Классификация процессов азотирования

Процессы, протекающие в поверхностном слое стального изделия при его азотировании, достаточно сложны, но уже хорошо изучены специалистами металлургической отрасли. В результате протекания таких процессов в структуре обрабатываемого металла формируются следующие фазы:

• твердый раствор Fe₃N, характеризующийся содержанием азота в пределах 8–11,2%;
• твердый раствор Fe₄N, азота в котором содержится 5,7–6,1%;
• раствор азота, формирующийся в α-железе.

Дополнительная α-фаза в структуре металла формируется тогда, когда температура азотирования начинает превышать 591°. В тот момент, когда степень насыщения данной фазы азотом достигает своего максимума, в структуре металла формируется новая фаза. Эвтектоидный распад в структуре металла происходит тогда, когда степень его насыщения азотом достигает уровня 2,35%.

Клапана высокотехнологичных двигателей внутреннего сгорания обязательно проходят процесс азотирования

Факторы, оказывающие влияние на азотацию

Основными факторами, которые оказывают влияние на азотирование, являются:

• температура, при которой выполняется такая технологическая операция;
• давление газа, подаваемого в муфель;
• продолжительность выдержки детали в печи.

На эффективность протекания такого процесса также оказывает влияние степень диссоциации аммиака, которая, как правило, находится в интервале 15–45%. При повышении температуры азотирования твердость формируемого слоя снижается, но процесс диффузии азота в структуру металла ускоряется. Снижение твердости поверхностного слоя металла при его азотировании происходит из-за коагуляции нитридов легирующих элементов, входящих в его состав.

Влияние температуры и легирующих элементов на формирование азотированного слоя

Для ускорения процесса азотирования и повышения его эффективности применяют двухэтапную схему его выполнения. Первый этап азотирования при использовании такой схемы выполняют при температуре, не превышающей 525°. Это позволяет придать поверхностному слою стального изделия высокую твердость. Для выполнения второго этапа процедуры деталь нагревают до температуры 600–620°, при этом глубина азотированного слоя достигает требуемых значений, а сам процесс ускоряется практически в два раза. Твердость поверхностного слоя стального изделия, обработанного по такой технологии, не ниже, чем аналогичный параметр изделий, прошедших обработку по одноступенчатой методике.

Типы азотируемых сталей

Обработке по технологии азотирования могут подвергаться как углеродистые, так и легированные стали, характеризующихся содержанием углерода в пределах 0,3–0,5%. Максимального эффекта при использовании такой технологической операции удается добиться в том случае, если ей подвергаются стали, в химический состав которых входят легирующие элементы, формирующие твердые и термостойкие нитриды. К таким элементам, в частности, относятся молибден, алюминий, хром и другие металлы, обладающие подобными характеристиками. Стали, содержащие молибден, не подвержены такому негативному явлению, как отпускная хрупкость, которая возникает при медленном остывании стального изделия. После азотирования стали различных марок приобретают следующую твердость:

Твердость сталей после азотирования

Легирующие элементы, находящиеся в химическом составе стали, увеличивают твердость азотированного слоя, но вместе с тем уменьшают его толщину. Наиболее активно на толщину азотируемого слоя оказывают влияние такие химические элементы, как вольфрам, молибден, хром и никель.

В зависимости от сферы применения изделия, которое подвергается процедуре азотирования, а также от условий его эксплуатации для осуществления такой технологической операции рекомендуется использовать определенные марки стали. Так, в соответствии с технологической задачей, которую необходимо решить, специалисты советуют применять для азотирования изделия из следующих марок сталей. 38Х2МЮА

Это сталь, которая после азотирования отличается высокой твердостью наружной поверхности. Алюминий, содержащийся в химическом составе такой стали, снижает деформационную стойкость изделия, но в то же время способствует повышению твердости и износостойкости его наружной поверхности. Исключение алюминия из химического состава стали позволяет создавать из нее изделия более сложной конфигурации.

Данные легированные стали используются для изготовления деталей, применяемых в области станкостроения.

30Х3М, 38ХГМ, 38ХНМФА, 38ХН3МА

Эти стали служат для производства изделий, подвергающихся в процессе своей эксплуатации частым циклическим нагрузкам на изгиб.

Из данного стального сплава изготавливаются изделия, к точности геометрических параметров которых предъявляются высокие требования. Для придания более высокой твердости деталям из данной стали (это преимущественно детали топливного оборудования) в ее химический состав могут добавлять кремний.

Характеристики некоторых сталей после азотирования

Технологическая схема азотирования

Чтобы выполнить традиционное газовое азотирование, инновационное плазменное азотирование или ионное азотирование, обрабатываемую деталь подвергают ряду технологических операций.

Такая обработка заключается в закалке изделия и его высоком отпуске. Закалка в рамках выполнения такой процедуры осуществляется при температуре около 940°, при этом охлаждение обрабатываемого изделия производят в масле или воде. Последующий после выполнения закалки отпуск, проходящий при температуре 600–700°, позволяет наделить обрабатываемый металл твердостью, при которой его можно легко резать.

Режимы термообработки перед азотированием

Эта операция заканчивается его шлифовкой, позволяющей довести геометрические параметры детали до требуемых значений.

Защита участков изделия, которые не требуют азотирования

Осуществляется такая защита путем нанесения тонкого слоя (не более 0,015 мм) олова или жидкого стекла. Для этого используется технология электролиза. Пленка из данных материалов, формирующаяся на поверхности изделия, не позволяет азоту проникать в его внутреннюю структуру.

Выполнение самого азотирования

Подготовленное изделие подвергают обработке в газовой среде.

Рекомендуемые режимы азотирования стали

Этот этап необходим для того, чтобы довести геометрические и механические характеристики изделия до требуемых значений.

Степень изменения геометрических параметров детали при выполнении азотирования, как уже говорилось выше, очень незначительна, и зависит она от таких факторов, как толщина слоя поверхности, который подвергается насыщению азотом; температурный режим процедуры. Гарантировать практически полное отсутствие деформации обрабатываемого изделия позволяет более усовершенствованная технология – ионное азотирование. При выполнении ионно-плазменного азотирования стальные изделия подвергаются меньшему термическому воздействию, благодаря чему их деформация и сводится к минимуму.

В отличие от инновационного ионно-плазменного азотирования, традиционное может выполняться при температурах, доходящих до 700°. Для этого может применяться сменный муфель или муфель, встроенный в нагревательную печь. Использование сменного муфеля, в который обрабатываемые детали загружаются заранее, перед его установкой в печь, позволяет значительно ускорить процесс азотирования, но не всегда является экономически оправданным вариантом (особенно в тех случаях, когда обработке подвергаются крупногабаритные изделия).

Пуансон массой более 230 кг, подвергнутый азотированной обработке

Типы рабочих сред

Для выполнения азотирования могут использоваться различные типы рабочих сред. Наиболее распространенной из них является газовая среда, состоящая на 50% из аммиака и на 50% из пропана или из аммиака и эндогаза, взятых в таких же пропорциях. Процесс азотирования в такой среде выполняется при температуре 570°. При этом изделие подвергается воздействию газовой среды на протяжении 3 часов. Азотированный слой, создаваемый при использовании такой рабочей среды, имеет небольшую толщину, но высокую прочность и износостойкость.

Большое распространение в последнее время получает метод ионно-плазменного азотирования, выполняемого в азотосодержащей разряженной среде.

Ионно-плазменное азотирования – взгляд «изнутри»

Отличительной особенностью ионно-плазменного азотирования, которое также называют обработкой при тлеющем разряде, является то, что обрабатываемую деталь и муфель подключают к источнику электрического тока, при этом изделие выступает в качестве отрицательно заряженного электрода, а муфель – в роли положительно заряженного. В результате между деталью и муфелем формируется поток ионов – своего рода плазма, состоящая из N₂ или NH₃, за счет которой происходят и нагрев обрабатываемой поверхности, и ее насыщение необходимым количеством азота.

Кроме традиционного и ионно-плазменного азотирования процесс насыщения поверхности стали азотом может выполняться в жидкой среде. В качестве рабочей среды, которая имеет температуру нагрева порядка 570°, в таких случаях используется расплав цианистых солей. Время азотирования, выполняемого в жидкой рабочей среде, может составлять от 30 до 180 минут.

Влияние основных легирующих элементов на свойства стали.

Влияние отдельных компонентов на свойства стали

Легированной называется сталь, в которой, кроме обычных примесей, содержатся специально вводимые в определенных сочетаниях легирующие элементы (Cr, Ni, Mo, Wo, V, А1, В, Ti и др.), а также Мn и Si в количествах, превышающих их обычное содержание как технологических примесей (1% и выше). Как правило, лучшие свойства обеспечивает комплексное легирование.

Легирование сталей и сплавов используют для улучшения их технологических свойств. Легированием можно повысить предел текучести, ударную вязкость, относительное сужение и прокаливаемость, а также существенно снизить скорость закалки, порог хладноломкости, деформируемость изделий и возможность образования трещин. В изделиях крупных сечений (диаметром свыше 15. 20 мм) механические свойства легированных сталей значительно выше, чем механические свойства углеродистых сталей.

Влияние примесей

Постоянные (технологические) примеси являются обязательными компонентами сталей и сплавов, что объясняется трудностью их удаления как при выплавке (Р,S). Так и в процессе раскисления (Si, Mn) или из шихты — легированного металлического лома (Ni, Cr и др.).

К постоянным примесям относят углерод, марганец, кремний, серу, фосфор, а также кислород, водород и азот.

Углерод

При увеличении содержания углерода до 1,2% возрастают прочность, твердость, порог хладноломкости (0,1%С повышает температуру порога хладноломкости на 20С), предел текучести, величина электрического сопротивления и коэрцитивная сила. При этом снижаются плотность, теплопроводность, вязкость, пластичность, величины относительных удлинения и сужения, а также величина остаточной индукции.

Существенную роль играет то, что изменение физических свойств приводит к ухудшению целого ряда технологических характеристик — таких, как деформируемость при штамповке, свариваемость и др. Так, хорошей свариваемостью отличаются низкоуглеродистые стали. Сварка средне и особенно высокоуглеродистых сталей требует применения подогрева, замедляющего охлаждение, и других технологических операций, предупреждающих образование трещин.

Марганец

Марганец вводят в стали как технологическую добавку для повышения степени их раскисления и устранения вредного влияния серы. Марганец считается технологической примесью, если его содержание, не превышает 0,8%. Марганец как технологическая примесь существенного влияния на свойства стали не оказывает.

Кремний

Кремний также вводят в сталь для раскисления. Содержание кремния как технологической примеси обычно не превышает 0,37%. Кремний как технологическая примесь влияния на свойства стали не оказывает. В сталях, предназначенных для сварных конструкций, содержание кремния не должно превышать 0,12-0,25%.

Сера

Пределы содержания серы как технологической примеси составляют 0,035-0,06%. Повышение содержания серы существенно снижает механические и физико-химические свойства сталей, в частности, пластичность, ударную вязкость, сопротивление истиранию и коррозионную стойкость. При горячем деформировании сталей и сплавов большое содержание серы ведет к красноломкости. Кроме того, повышенное содержание серы снижает свариваемость готовых изделий.

Фосфор

Пределы содержания фосфора как технологической примеси составляют 0,025-0,045%. Фосфор, как и сера, относится наиболее вредным примесям в сталях и сплавах. Увеличение его содержания, даже на доли процента, повышая прочность, одновременно повышает текучесть, хрупкость и порог хладноломкости и снижает пластичность и вязкость. Вредное влияние фосфора особенно сильно сказывается при повышенном содержании углерода.

Кислород и азот

Кислород и азот растворяются в ничтожно малом количестве и загрязняют сталь неметаллическими включениями (оксидами, нитридами, газовой фазой). Они оказывают отрицательное воздействие на свойства, вызывая повышение хрупкости и порога хладноломкости, а также снижают вязкость и выносливость. При содержании кислорода более 0,03% происходит старение стали, а более 0,1% — красноломкости. Азот увеличивает прочность и твердость стали, но снижает пластичность. Повышенное количество азота вызывает деформационное старение. Старение медленно развивается при комнатной температуре и ускоряется при нагреве до 250oС.

Водород

Увеличение его содержания в сталях и сплавах приводит к увеличению хрупкости. Кроме того, в изделиях проката могут возникнуть флокены, которые развивает водород, выделяющийся в поры. Флокены инициируют процесс разрушения. Металл, имеющий флокены, нельзя использовать в промышленности.

Влияние легирующих элементов

Легирование сталей и сплавов используют для улучшения их технологических свойств. Легированием можно повысить предел текучести, ударную вязкость, относительное сужение и прокаливаемость, а также существенно снизить скорость закалки, порог хладноломкости, деформируемость изделий и возможность образования трещин. В изделиях крупных сечений (диаметром свыше 15-20 мм) механические свойства легированных сталей значительно выше, чем механические свойства углеродистых.

Все легирующие элементы, за исключением никеля, при содержании их в растворе выше определенного предела снижают ударную вязкость, трещиностойкость и повышают порог хладноломкости.

Классификация

По применимости для легирования можно выделить три группы элементов. Применимость для легирования различных элементов определяется не столько физическими, сколько, в основном, экономическими соображениями.

Легирующие элементы по механизму их воздействия на свойства сталей и сплавов можно разделить на три группы:

• влияние на полиморфные (альфа-Fe -> гамма-Fe) превращения;
• образование с углеродом карбидов (Сг,Fе)₇С₃; (Сг,Ре)₂₃С₆; Мо₂С и др.;
• образование интерметаллидов (интерметаллических соединений) с железом — Fе₇Мо₆; Fe₃Nb и др.

По характеру влияния на полиморфные превращения легирующие элементы можно разделить на две группы:

• элементы (Cr, W, Mo, V, Si, Al и др.), достаточное содержание которых обеспечивает существование в сталях при всех температурах легированного феррита (ферритные ставы);
• элементы (Ni, Mn и др.), стабилизирующие при достаточной концентрации легированный аустенит при всех температурах (аустенитные сплавы). Сплавы, только частично претерпевающие превращение гамма->альфа, называются, соответственно, полуаустенитными или полуферритными.

Легирование феррита сопровождается его упрочнением. Наиболее значительно влияют на его прочность марганец и хром. Причем чем мельче зерно феррита, тем выше его прочность.
Многие легирующие элементы способствуют измельчению зерен феррита и перлита в стали, что значительно увеличивает вязкость стали. Однако все легирующие элементы, за исключением никеля, при содержании их в растворе выше определенного предела снижают ударную вязкость, трещиностойкость и повышают порог хладноломкости. Никель понижает порог хладноломкости.
Легированный аустенит парамагнитен, обладает большим коэффициентом теплового расширения. Легирующие элементы, в том числе азот и углерод, растворимость которого в аустените при нормальной температуре достигает 1%, повышают его прочность при нормальной и высокой температурах, уменьшают предел текучести.
Легированный аустенит является основной составляющей многих коррозионностойких, жаропрочных и немагнитных сплавов. Он легко наклепывается, то есть быстро и сильно упрочняется под действием холодной деформации.
Легирующие элементы (исключение кобальт), повышая устойчивость аустенита, снижают критическую скорость закалки и увеличивают прокаливаемость. Для многих аустенитных сплавов критическая скорость закалки снижается до 20°С/с и ниже, что имеет большое практическое значение.
Карбидообразующие элементы: Fe — Mn — Cr — Mo — W — Nb — V — Zr — Ti (за исключением марганца) препятствуют росту зерна аустенита при нагреве. Сталь, легированная этими элементами, при одинаковой температуре сохраняет более высокую дисперсность карбидных частиц, и соответственно большую прочность.
Интерметаллиды образуются при высоком содержании легирующих элементов между этими элементами или с железом. Примером таких соединений могут служить Fe₇Mo₆, Fe₃Nb₂ и др. Интерметаллиды, как правило, отличают повышенные твердость и хрупкость.

В следующей таблице показано влияние наиболее применяемых легирующих элементов на свойства стали.