Влияние ванадия на свойства стали

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.

Хромванадиевая сталь

Кто такой хромванадий?

На самом деле инструмент делают из стали, которая была подвержена легированию. Легированная сталь содержит специальные легирующие добавки, которые позволяют в значительной степени менять ряд ее механических и физических свойств. В данной статье мы разберемся, что из себя представляет классификация легированных сталей, а также рассмотрим их маркировку.

По содержанию в составе стали углерода идет разделение на:

• низкоуглеродистые стали (до 0,25% углерода);
• среднеуглеродистые стали (до 0,25% до 0,65% углерода);
• высокоуглеродистые стали (более 0,65% углерода).

В зависимости от общего количества в их составе легирующих элементов, которые содержит легированная сталь, она может принадлежать к одной из трех категорий:

• низколегированная (не более 2,5%);
• среднелегированная (не более 10%);
• высоколегированная (от 10% до 50%).

Применение инструментальных легированных сталей

Инструментальная легированная сталь широко используется при производстве разнообразного инструмента. Но помимо явного превосходства над углеродистой сталью в плане твердости и прочности, у легированной стали есть и слабая сторона — более высокая хрупкость. Поэтому для инструмента, который активно подвергается ударным нагрузкам, такие стали не всегда подходят. Тем не менее при производстве огромного перечня режущего, ударно-штампового, измерительного и прочего инструмента именно инструментальные легированные стали остаются незаменимыми.

Отдельно можно отметить быстрорежущую сталь, отличительными особенностями которой являются крайне высокая твердость и красностойкость до температуры 600 градусов. Такая сталь способна выдерживать нагрев при высокой скорости резания, что позволяет увеличить скорость работы металлообрабатывающего оборудования и продлить срок его службы.

К отдельной категории относятся легированные конструкционные стали, наделенные особыми свойствами: нержавеющие, с улучшенными электрическими и магнитными характеристиками. От того, какие элементы, а также в каких количествах преимущественно содержатся в них, они могут быть хромистыми, никелевыми, хромоникельмолибденовыми. Также они делятся на трех-, четырех- и более компонентные по числу содержащихся в них легирующих добавок.

Маркировка легированных сталей указывает на то, какие добавки в ней содержатся, а также на их количественное значение. Но также важно знать и то, какое именно влияние на свойства металла оказывает каждый из этих элементов в отдельности.

Хром
Добавка хрома увеличивает коррозионную стойкость, повышает прочность и твердость, является основным компонентом при создании нержавеющей стали.

Никель
Добавление никеля повышает пластичность, вязкость стали и коррозионную стойкость.

Титан
Титан уменьшает зернистость внутренней структуры, повышая прочность и плотность, улучшает обрабатываемость и коррозионную стойкость.

Ванадий
Присутствие ванадия уменьшает зернистость внутренней структуры, что повышает текучесть и порог прочности на разрыв.

Молибден
Добавка молибдена дает возможность улучшить прокаливаемость, повысить коррозионную устойчивость и снизить хрупкость.

Вольфрам
Вольфрам повышает твердость, не дает зернам увеличиваться при нагреве и снижает хрупкость при отпуске.

Кремний
При содержании до 1-15% кремний повышает прочность, сохраняя вязкость. При увеличении процента содержания кремния повышается магнитопроницаемость и электросопротивление. Также данный элемент увеличивает упругость, стойкость к коррозии и сопротивляемость к окислению, но также повышает хрупкость.

Кобальт
Введение кобальта увеличивает ударопрочность и жаропрочность.

Алюминий
Добавление алюминия способствует повышению окалиностойкости.

Углерод
Оказывает на свойства стали очень значительное влияние. Если его содержится до 1,2%, то углерод способствует повышению твердости, прочности, предела текучести металла. Превышение указанного значения способствует тому, что начинает значительно ухудшаться не только прочность, но и пластичность.

Марганец
Если количество марганца не превышает 0,8%, то он считается технологической примесью. Он призван повысить степень раскисления, а также противостоять негативному влиянию серы на сталь.

Сера
При превышении содержания серы выше 0,65% механические свойства стали существенно снижаются, речь идет об уменьшении уровня пластичности, коррозионной стойкости, ударной вязкости. Также высокое содержание серы негативно влияет на свариваемость стали.

Фосфор
Даже незначительное превышение содержания фосфора выше необходимого уровня чревато повышением хрупкости и текучести, а также снижением вязкости и пластичности стали.

Азот и кислород
При превышении определенных количественных значений в составе стали вкрапления данных газов повышают хрупкость, а также способствуют понижению ее выносливости и вязкости.

Водород
Слишком большое содержание водорода в стали ведет к увеличению ее хрупкости.

Прочность инструмента зависит от многих факторов, но качество самой стали обуславливается количеством и составом легирующих элементов.
На ручном инструменте можно часто заметить маркировки CrV — хромванадиевая сталь, CrNI — хромоникелевая сталь, Cr-Mo — хромомолибденовая сталь.

хромованадиевая сталь (CrV) – характеризующаяся повышенной устойчивостью к коррозии и образованию ржавчины. Добавление хрома значительно улучшает восприимчивость стали к закалке. Добавление ванадия увеличивает вязкость стали при термической обработке, что положительно влияет на устойчивость к высоким температурам и препятствует деформациям.

хромоникелевая сталь (CrNI) – характеризуется очень высокой устойчивостью к воздействию коррозионных факторов, таких как морская вода или серная кислота. Кроме кислотоустойчивости, данная сталь отличается жароупорностью и жаропрочностью.

хромомолибденовая сталь (Cr-Mo) – определенно самая легкая, благодаря чему изделия из этой стали более прочные при меньшем удельном весе. Добавление молибдена увеличивает растяжимость стали при высоких температурах и предотвращает деформацию. Также увеличивает общую устойчивость стали к коррозии во влажной и кислой среде.

Влияние легирующих элементов на свариваемость сталей

Влияние легирующих элементов на свариваемость сталей часто имеет решающее значение. Конечно, на свариваемость сталей влияет и толщина свариваемых металлов и вид сварки и температура окружающей среды и чёткое соблюдение технологии сварки.

Даже плохо свариваемые стали можно успехом сваривать, если обеспечить нужную интенсивность нагрева, и охлаждения. А также, провести термообработку до и после сварки. И, наоборот, стали, сваривающиеся без ограничений, можно сварить с множеством дефектов в сварном шве.

Но, хотя факторов, влияющих на свариваемость сталей несколько, именно химический состав стали играет главную роль. Потому что и технология сварки и применяемый вид сварки зависят, в большинстве случаев, от химического состава свариваемой стали.

Как влияют основные легирующие элементы и примеси на свариваемость сталей

Не все легирующие элементы влияют на свариваемость сталей отрицательно. Какие-то элементы могут оказывать положительное влияние на свариваемость, а, какие-то, при небольшом содержании, вовсе не оказывают заметного влияния на процесс сварки металлов.

Влияние углерода на свариваемость стали

Углерод является наиболее распространённым и важных компонентом в составе углеродистых и других сталях. Углерод, во многом, определяет свойства стали при её обработке и сварке, и, во многом, определяет группу свариваемости стали. Сварка низкоуглеродистых сталей, с содержанием углерода до 0,25% происходит без ограничений. Среднеуглеродистые стали, с содержанием углерода свыше 0,25% и до 0,35% свариваются удовлетворительно. Стали, содержащие в своём составе углерода более 0,35%, свариваются ограничено, а высокоуглеродистые стали с содержанием углерода более 0,45% относятся к трудносвариваемой группе сталей.

Влияние серы на свариваемость сталей

Сера является вредной примесью в стали и содержание её с составе стали не допускается более, чем 0,05%. Сера, вступая во взаимодействие с железом, образует сернистое железо Fe₂S₃ которое имеет температуру плавления более низкую, чем у стали, и является трудно растворимым в расплавленной стали.

В процессе кристаллизации стали, сернистое железо кристаллизуется между кристаллами металла сварного шва. Это приводит к возникновению горячих трещин.

Влияние фосфора на свариваемость сталей

Фосфор, также как и сера, является вредной примесью в составе сталей и его содержание не допускается более, чем 0,05%. Фосфор, соединяясь с железом, образует фосфористое железо, которое обладает высокой хрупкостью и придаёт стали хладноломкость.

Влияние кремния на свариваемость

Обычно, содержание кремния в стали составляет от 0,02% до 0,3%. При таком содержании заметного влияния на свариваемость стали легирование кремнием не оказывает.

Если содержание кремния в составе стали повышенное и составляет 0,8-1,5%, то процесс варки затрудняется, т.к. кремний повышает жидкотекучесть стали и, взаимодействуя с металлом, образует тугоплавкие химические соединения.

Влияние марганца на свариваемость сталей

Обычно, содержание марганца в стали колеблется в пределах 0,3-0,8%. Считается, что при содержании до 1,5-2% марганец не оказывает существенного влиянии на свариваемость. При повышенном содержании марганца (свыше 2%), механические свойства стали (прочность, твёрдость, склонность к закалке) возрастают, а это приводит к риску образования холодных трещин при сварке.

При сварке сталей, с высоким содержанием марганца (более 11%), происходит его выгорание. В этом случае необходимо восполнять марганец через электродное покрытие, флюсы или другими способами.

Влияние хрома на свариваемость

Содержание хрома с составе сталей обычно находится в пределах до 0,3%. При содержании хрома в стали менее 1% сильного влияния на свариваемость он не оказывает. Однако, при повышенном содержании хрома он снижает свариваемость стали из-за образования тугоплавких оксидов Cr₂O₃. Кроме того, в зоне термического влияния резко повышается твёрдость из-за образования карбидов хрома Cr₂С₃. Также хром способствует появлению закалочных структур.

Влияние никеля на свариваемость

Обычно, содержание никеля в составе стали не превышает 0,3%, однако, в легированных сталях его содержание может достигать 35%. Никель способствует измельчению зёрен метала, улучшает пластичность стали и её прочность и оказывает положительное влияние на свариваемость, особенно, если в составе стали повышенное содержание хрома. Поэтому, стали, с высоким содержанием хрома, часто легируют никелем.

Влияние молибдена на свариваемость

Молибден часто присутствует в составе теплоустойчивых сталей с содержанием 0,15-0,8%. В сталях, которые эксплуатируются в условиях высоких температур и ударных нагрузок, его содержание может достигать 5% и более.

Молибден способствует измельчению зёрен металла, повышает прочность и ударную вязкость. Однако, оказывает отрицательное влияние на свариваемость, т.к. способствует образованию трещин в металле сварного шва и в зоне термического влияния. При сварке молибден быстро выгорает, поэтому, необходимы меры, препятствующие его выгоранию в процессе сварки.

Влияние ванадия на свариваемость

Содержание ванадия в сталях обычно находится в пределах 0,2-1,5%. Ванадий увеличивает механические свойства стали (прочность, ударную вязкость, упругость) и снижает свариваемость, т.к. является причиной появления закалочных структур в металле сварного шва и в зоне термического влияния.

Влияние вольфрама на свариваемость

Вольфрам содержится в сталях в пределах 0,8-18%. Он увеличивает твёрдость, и теплостойкость стали, снижая, при этом, её свариваемость. При сварке вольфрам легко окисляется и выгорает.

Влияние титана и ниобия на свариваемость

Титаном и ниобием легируют нержавеющие и жаропрочные стали и их содержание, обычно, находится в пределах 0,5-1%. Титан и ниобий хорошо образуют карбиды, поэтому, препятствуют образованию твёрдых карбидов хрома. При сварке нержавеющих сталей ниобий повышает риск образования горячих трещин. Титан отрицательного влияния на свариваемость не оказывает.

Ванадиевая сталь

ВАНАДИЕВАЯ СТАЛЬ, специальная сталь, содержащая ванадий в количестве 0,10—0,25%, максимум — 0,40%. Введением ванадия достигается общее улучшение качества металла. Собственно, ванадиевая сталь (т. е. не содержащая других, кроме ванадия, специальных элементов) применяется в технике сравнительно мало, но введение 0,10—0,40% ванадия в специальные стали, содержащие один или несколько специальных элементов (хромованадиевая, хромоникель-ванадиевая, быстрорежущая и другие), вполне установилось и получает все большее распространение. В быстрорежущих сталях различных марок ванадий вводится в количествах от 0,10 до 2,25%. Применение ванадиевой стали весьма распространено в Америке для ответственных паровозных поковок и отливок; состав: 0,25—0,45% С, 0,15—0,20% V. Паровозные рамы, литые, отливаются из стали, выплавленной в мартеновской печи на кислом или основном поду. Они должны иметь по спецификации: 0,20—0,30% С, 0,20—0,30% Si, 0,50—0,70% Мn, не менее 0,16% V, не больше 0,05% S, не больше 0,05% Р. Рамы обязательно отжигаются при 950°; охлаждение с печью до 650° и выдача на воздух не ниже чем при 550°.

Испытание образца от отожженной отливки, вырезанного из прилива d = 0,505″ и l= 2″, должно давать: временное сопротивление 49—60 кг/мм 2 , предел текучести 28—35 кг/мм 2 , удлинение 25%, сжатие 45%. Опытные рельсы Cambria Steel С° имеют в своем составе: 0,54—0,57% С, 0,15—0,17% V; испытание этих рельсов параллельно с нормальными углеродистыми (0,72—0,80% С) показало значительно лучшее качество их при испытании на разрыв, излом ударом и на истирание.

В Америке и Европе в инструментальную углеродистую сталь высшего качества вводится 0,10—0,25—0,50% V. Ванадий, введенный в расплавленный металл, оказывает весьма сильное раскисляющее действие, очищает от азота, а потому дает более плотный металл. Ванадий, оставшийся в отвердевшем сплаве как составная часть, значительно улучшает механические качества металла (сравнительно с не содержащим ванадий): при испытании на разрыв, при заданном сопротивлении разрыву, предел текучести и сжатия выше; при испытании на хрупкость ударом и повторными нагрузками (на усталость) ванадиевая сталь дает значительно лучшие результаты (при заданном сопротивлении разрыву); она хорошо куется, сваривается и закаливается (меньше случаев трещин). Инструментальная сталь с ванадием в закаленном состоянии лучше выдерживает толчки и имеет большую работоспособность в более тяжелых условиях работы. При введении ванадия в количестве 0,2% образуется твердый раствор ванадия в железе — ванадиевый феррит, который сравнительно с ферритом углеродистой стали имеет мелкозернистую структуру; перлит ванадиевой стали теряет пластинчатый характер и делается точечным (сорбитообразным). При повышении содержания ванадия образуется карбид состава V₄C₃. Критические точки ванадиевой стали сравнительно с углеродистой немного повышены (10°); процессы распадения и образования твердого раствора протекают более инертно. Вследствие большой цены феррованадия введение ванадия в сталь значительно повышает ее стоимость, а потому применение ее имеет смысл лишь для более ответственных частей и инструментов (например, для паровозных отливок, инструментальной стали). Как металл высококачественный и высокой цены ванадиевая сталь готовится из чистой шихты, в случае больших количеств (для паровозов) — в мартеновских печах (кислых или основных); инструментальная сталь всех марок, хромованадиевая и другие специальные стали — в электропечах и тиглях. Ванадий вводится в виде феррованадия, содержащего нормально ванадия от 35 до 40%. Присадка делается в печь после введения других добавочных частей, а также в желоб или ковш; в тигельном же процессе — в шихту. Введенный ванадий действует как раскислитель, и большая часть его окисляется, «угарает» и уходит в шлак. Ковка ванадиевой стали производится в тех же условиях, как углеродистой, с тем же содержанием С; однако, в виду большей ценности стали, предосторожности против порчи в нагреве (достаточная постепенность) и под молотом д. б. соблюдаемы более тщательно.

Ванадиевая сталь (без других специальных элементов) применяется в большинстве случаев после отжига (поковка и отливка), а иногда без какой-либо термической обработки (рельсы, поковки). Специальные стали, содержащие ванадий, применяются обязательно в термообработанном виде (закалка с отпуском), только в таком случае металл получает высокое качество, необходимые для наилучшего использования его. Термообработка, т. е. закалка и отпуск, делаются так же, как и углеродистой стали; как на особенность надо указать на достаточно медленный нагрев ввиду инертности процессов образования твердого раствора. Закаливающей средой может быть вода, нефть или льняное масло.

Применение ванадия как специального вводимого в сталь элемента началось с 1896 года. С 1905 г. в Перу начаты большие разработки ванадиевых руд, поэтому выплавка феррованадия и применение ванадиевой стали особенно распространены в Америке.

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 3 — 1928 г.

Влияние ванадия на структуру и свойства стали

Содержание:

Влияние ванадия на структуру и свойства стали

• Влияние ванадия на структуру и свойства стали Ванадий является сильным карбидообразующим веществом element. In сталь образует прочный и стабильный карбид с простой кубической решеткой, похожей на решетку хлорида натрия: VC 19% C и V4C3-14%C. In стали, количество карбидной фазы в присутствии ванадия значительно меньше, а в железоуглеродистой фазовой диаграмме ванадий смещается вправо от точки кодирования 5, то есть в сторону уменьшения количества перлита.

На рисунке 97 показано влияние ванадия на концентрацию углерода в перлите и температуру превращения перлита. При 0.8% V перлит будет содержать −1%C, а критическая точка A поднимется до 740°. При 1,5% V концентрация углерода в перлите возрастает до 1,1%, что соответствует точке А <750° и т. д. То есть, чем выше содержание ванадия в стали, тем больше углерода потребуется.

Чем больше его получается в структуре 100% перлита и более, тем выше температура превращения перлита. Людмила Фирмаль

Значительное увеличение содержания углерода в перлите под влиянием ванадия объясняется тем, что, во-первых, высоким содержанием углерода в карбиде ванадия, а во-вторых, карбид ванадия не участвует в эвтектоидной структуре. Таким образом, с увеличением содержания ванадия в Стали количество перлита уменьшается, а общее»кажущееся» содержание углерода увеличивает влияние ванадия на структуру и свойства стали 207.

На рисунке 98 представлена структурная схема ванадиевой стали, показывающая, что чем выше содержание ванадия в стали, тем больше углерода требуется для получения перлита structure. In низкое содержание углерода и высокое содержание ванадия (верхний левый угол рисунка), весь углерод связан с карбидом ванадия, который не образует феррит и эвтектоид mixtures. As в результате структура стали представляет собой частицы феррита с вкраплениями карбида ванадия в состоянии полного отсутствия перлита. Рисунок 97.

Примеры решения и задачи с методическими указаниями

• Влияние ванадия на конверсию Темера-Пуру и содержание углерода в Пальмере Рисунок 98.Структурная схема ванадиевой стали Ванадий вводят в перлитную сталь в очень малых количествах (обычно 0,15-0,25%), так как при высоком содержании ванадия он присоединяется к стабильному карбиду ванадия, который не проходит через нормальные quenching. It является аустенитной и не участвует в упрочнении, что снижает упрочняющие свойства стали.

Ванадий как очень сильный карбидообразующий элемент переходит в твердый раствор, содержащий железо, только тогда, когда в стали недостаточно углерода для образования сильного карбида ванадия. Кроме того, поскольку ванадий содержит примерно в 4 раза больше углерода, чем ванадий в карбиде, ванадий должен быть частично растворен в твердом состоянии, чтобы содержать в 4-5 раз больше углерода, чем железо. Но в силу определенных особенностей легирования перламутровой стали ванадий вводится в количестве не более 0,3%, поэтому в большинстве случаев он прекрасно сочетается с нерастворимыми карбидами. Я Р Я Пятнадцать Ага. * В 700. / Дао Падает температура.’Ц Под воздействием ванадия зерно стали резко дробится, поэтому ванадиевая сталь в состоянии литья, ковки и отжига имеет мелкозернистую структуру cracks. Людмила Фирмаль

In закаленные стали, под влиянием ванадия, мартенсит более мелкий в форме иглы и менее хрупкий, чем свободные от ванадия стали. Ванадиевая сталь может нагреваться до гораздо более высоких температур, чем простой углерод, не опасаясь перегрева, поскольку она действует как барьер для связывания мелких частиц с крупными частицами, то есть для замедления роста частиц. Например, сталь с C 1,0% и V 0,15% можно закалить и мелкозернисто на 860-880°.С этой точки зрения особенно полезно вводить ванадий в Марки стали, которые склонны к росту зерна и перегреву.

Ванадиевая сталь после отжига и нормализации при одинаковом содержании углерода имеет несколько меньшую твердость, чем у обычной углеродистой стали, поскольку карбид ванадия при одинаковом содержании углерода дает меньше карбидов, чем цементит. Ванадий осаждается в виде равноосных зерен, а не пластин, что уменьшает границу раздела фаз с искаженной (отвержденной) атомно-кристаллической решеткой. Критическая скорость упрочнения и глубина упрочнения ванадиевой стали сильно зависят от температуры нагрева перед упрочнением.

При закалке до температуры на 30-40°выше точки L1_3 карбид ванадия не растворяется и ванадиевая сталь обжигается на меньшую глубину, чем углеродистая сталь. При высокой температуре нагрева карбид ванадия частично переходит в твердый раствор, что снижает скорость критической закалки, а упрочняющие свойства ванадиевой стали выше, чем у углеродистой стали(рис.99). Влияние ванадия на твердость закаленной стали также сильно зависит от температуры твердения. х Чем выше температура нагрева перед закалкой стали, тем больше растворяется карбид ванадия, а твердый раствор упрочняется углеродом, что повышает твердость закаленной стали steel. At нормальная температура закалки, карбид ванадия не растворяется.

Рисунок 99. 1,0%влияния ванадия на структуру и характеристики закаленной стали из стали с эффектом ванадия 209, который зависит от температуры закалки стали Тенсит обеднен углеродом, а твердость закаленной ванадиевой стали несколько ниже, чем у обычной углеродистой стали. Под воздействием менее 0,3% ванадия температура мартенситного превращения практически не изменяется, а количество удерживаемого аустенита незначительно reduced.

It имеет большое практическое значение при отверждении высокоуглеродистой стали. При отпуске закаленной стали ванадий повышает стабильность мартенсита и предотвращает затвердевание карбидов, образующихся при разложении мартенсита. Таким образом, ванадиевая сталь обладает повышенной стойкостью к отпуску по сравнению с углеродистой steel. In кроме того, чем выше температура закалки стали, то есть чем больше она проходит через твердый раствор карбида ванадия, тем выше температура отпуска и твердость ванадиевой стали сохраняется.

При закалке от средней температуры (на 20-30°выше критической точки-Ai_3) карбид ванадия не превращается в аустенит, поэтому твердость ванадиевой стали после отпуска почти такая же, как и у углеродистой стали. Низкоуглеродистые ванадиевые стали обладают отличной свариваемостью, поскольку ванадий прочно связывает углерод и газ с сильными соединениями (карбидами, нитридами и др.).), подавляет рост зерна, снижает аустенитную стабильность, предотвращает зонное затвердевание и растрескивание.

Скорость цементации стали при цементации и глубина цементируемого слоя ванадия до 0,3% практически не затрагиваются, но сердцевина цементируемого изделия из ванадиевой стали не сильно перегревается и в цементируемом слое, как правило, отсутствует цементирующая сетка. После затвердевания цементных изделий поверхность цементной корки из ванадиевой стали становится менее хрупкой и более износостойкой. Ванадий вводят в количестве 0,2-0,3% или менее в перлитные марки сталей для получения микроструктур и улучшения механических свойств. properties.

In в больших количествах (до 4-5%) ванадий вводится только в инструментальные стали карбидного класса, жаропрочные стали и некоторые сплавы со специальными физическими свойствами. properties. In кроме того, с улучшением механических свойств при введении ванадия в жаропрочную сталь резко снижается сопротивление окалины стали (на поверхности изделий из ванадиевой стали образуется рыхлая, запаздывающая, толстая корочка окалины).

Приглашайте друзей, знакомых, или тех кому нужна помощь и я за каждого кто оплатил заказ, плачу сразу 50 руб.