Класифікація легуючих елементів

Відповідно до загально прийнятої класифікації залізо і його сплави відносяться до чорних металів, а всі інші метали і сплави на їх основі — до кольорових.

Легуючі елементи–метали можна умовно розділити на наступні групи:

— метали групи заліза. До них відносяться Co, Ni і Mn;

— тугоплавкі метали. До них відносяться метали, що мають температуру плавлення, вищу ніж у заліза, тобто вищу, ніж 1539°С. Найбільш часто використовуються Mo, W, Nb, V, Cr;

— легкі метали. Найбільш часто використовують Ti і Al;

— рідкоземельні метали (РЗМ). До цієї групи відносяться La, Сe, Ne, Y, Sc. РЗМ часто використовують в складі лігатур Fe-РЗМ, що мають назву мішметали, вони містять 40-45% Сe і 45-50% інших РЗМ.

Легуючі елементи в сплавах Fe-C класифікують за ступенем спорідненості до вуглецю, в порівнянні зі спорідненістю до нього заліза. За цією ознакою розрізняють карбідоутворюючі і некарбідоутворюючі легуючі елементи.

Карбідоутворюючі елементи — Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe.

Некарбідоутворюючі елементи — Cu, Ni, Co, Si, Al.

Схильність до карбідоутворення легуючих елементів тим сильніша, чим менш добудованою є d-оболонка у металевого атома. Легуючі елементи змінюють температури поліморфних перетворень заліза, тобто положення тт. А₃, А₄, тим самим впливають на вид діаграм залізо-легуючий елемент:

А₄: d«g (поліморфне перетворення);

А₃: g®a (поліморфне перетворення).

По впливу легуючих елементів на діаграми стану їх можна розділити на дві групи, кожна з яких, у свою чергу, ділиться на дві підгрупи. Схема по Ф. Веферу ілюструє класифікацію легуючих елементів по їх впливу на поліморфізм заліза (рисунок 1.1).

До першої групи відносяться легуючі елементи, що розширюють g-область (рис. 1.1, а, б). Це можливо в тому випадку, якщо легуючі елементи підвищують точку А₄ і знижують А₃. При цьому можливо існування g-фази у всьому інтервалі концентрацій (відкрита g-область) та обмеження області існування g-фази внаслідок появи нових фаз і утворення гетерогенних областей (розширена g-область). Таким чином, легуючі елементи першої групи можна ще розділити на елементи, що утворюють із залізом сплави зі структурою необмеженого гомогенного твердого розчину (рис. 1.1, а), до них відносяться Ni, Mn, Co, Pd, Pt,і на елементи, що утворюють сплави, у яких гомогенна область обмежується гетерогенною внаслідок утворення нових фаз (рис. 1.1, б). До таких елементів відносяться C, N, Cu, Zn.

До другої групи відносяться елементи, що звужують g-область (рис. 1.1, в, г). Звуження g-області буде відбуватися в тому випадку, якщо елемент знижує точку А₄ і підвищує А₃. При визначеній концентрації легуючого елемента може відбуватися повне замикання g-області.

а б

в г

Рисунок 1.1 – Схема за Ф. Вефером. Вплив легуючих елементів на поліморфізм заліза

У цій групі розрізняють також подвійні системи з замкнутою g-областю і гомогенною a-областю (закрита g-область (рис. 1.1, в)) і системи, у котрих g-область обмежена областю гетерогенних структур (звужена g-область (рис. 1.1, г)).

Таким чином, легуючі елементи другої групи розділяють на елементи, що утворюють із залізом сплави з цілком замкнутою g- областю і утворенням гомогенної a-області (B, Al, Si, V, Cr, Mo, W, Ti, As, Sn, Sb)та елементи, що утворюють із залізом сплав із звуженою g-областю і обмеженою гетерогенною областю a (Re).

Настільки різноманітний вплив легуючих елементів на поліморфізм заліза і на вид діаграм залізо-легуючий елемент обумовлений впливом різних чинників:

· ізоморфністю легуючих елементів з однією з модифікацій заліза (g або a);

· розходженням атомних радіусів заліза і легуючого елементу;

· характером і енергією міжатомної взаємодії;

· електронною будовою атомів заліза і легуючого елементу.

При легуванні заліза декількома елементами одночасно (комплексне легування), їх вплив на одержання g- і a-фаз не підсумовується. Більш того, у ряді випадків, їх вплив може бути навіть протилежним дії цього елементу в подвійному сплаві.

Поиск по сайту: