Механизм влияния бора

Влияние бора. Бор не образует специальных карбидов. Он растворяется в а-фазе по механизму замещения. Бор даже в очень небольших количествах (меньше 0,01%) замедляет образование феррита в низколегированных сталях вследствие снижения скорости образования его зародышей.

Бор является элементом, эффективно влияющим на повышение жаропрочных свойств низколегированных сталей перлитного класса уже при введении его в сталь в количестве тысячных долей процента. Бор в количествах до 0,008—0,01 % повышает также ресурс пластичности указанных сталей при длительном разрыве. Большее содержание бора, выше предела растворимости в а-фазе, может привести к образованию боридной эвтекти- < ки, присутствие которой существенно осложняет технологию производства и сварку сталей.

По данным ЦНИИТМАШ, бор более эффективно повышает жаропрочные свойства литой хромомолибденованадиевой стали и менее эффективно — кованой стали при одинаковом химическом составе. 28

Влияние примесей. Жаропрочные свойства стали при дли-тельной эксплуатации определяются не только свойствами самих зерен и их стабильностью, но и свойствами границ зерен, где обычно концентрируются легкоплавкие примеси или легкоплавкие эвтектики и перитектики.

Зоны локального плавления даже субмикроскопических размеров, концентрирующиеся на границах зерен и на плоскостях скольжения, существенно снижают длительную прочность и сопротивление ползучести.

Можно назвать три основных типа легкоплавких эвтектик: сравнительно низкотемпературную эвтектику, легкоплавкую и очень легкоплавкую эвтектику с малой или заметной растворимостью в твердом состоянии. Так, например, железо, хром, кобальт, никель и марганец образуют с фосфором, мышьяком и сурьмой легкоплавкие эвтектики с заметной растворимостью. Более легкоплавкие эвтектики образуют никель с серой и висмутом, а весьма легкоплавкие эвтектики — железо, кобальт, никель, хром и марганец со свинцом, оловом и висмутом. Чем более легкоплавкую эвтектику образует примесь с металлом и чем меньше она растворима в металле, тем сильнее эффект снижения длительной прочности и сопротивления ползучести. Поэтому высокая жаропрочность непосредственно кристаллов не может полностью реализоваться из-за низкой прочности границ зерен.

влияние серы, фосфора и других примесей

на длительную прочность и сопротивление ползучести

В более жаропрочных сталях и особенно в сплавах отрицательное влияние примесей проявляется сильнее, чем в менее жаропрочных низколегированных сталях перлитного и полуферритного классов. Влияние примесей на жаропрочные свойства низколегированных сталей изучено недостаточно.

В литературе очень мало сведений о влиянии серы, фосфора и других примесей на длительную прочность и сопротивление ползучести. Имеется указание о том, что фосфор в хромомолибденовой перлитной стали несколько повышает сопротивление ползучести и длительную прочность. К таким рекомендациям нужно относиться осторожно, так как результаты по влиянию фосфора на жаропрочные свойства стали нестабильны ввиду сильной склонности фосфора к первичной и вторичной ликвации. Согласно исследованиям ЦНИИТМАШа, фосфор в количестве 0,02—0,035% не оказывает заметного влияния на характеристики жаропрочности хромомолибденовой и хромомолибденованадиевой литой стали.

Сера понижает сопротивление ползучести хромомолибденовой и хромомолибденованадиевой перлитной стали.

Кроме того, сера увеличивает чувствительность стали к тепловой хрупкости и к сварочным трещинам. Содержание серы в этих сталях должно быть ограничено (до 0,025—0,030%).

Согласно некоторым литературным данным, сурьма оказывает менее вредное влияние на жаропрочные свойства, чем свинец, олово и висмут. Сурьма обладает небольшой растворимостью в а-фазе при повышенных температурах и не повышает чувствительность низколегированной стали к тепловой хрупкости. В отечественной практике нет примеров использования сурьмы при разработке низколегированной стали в качестве легирующей добавки, так как большинство исследователей относит ее к вредным элементам. Известно, однако, что недавно за границей запатентована 2,5%-пая хромомолибденовая сталь с титаном, 30 содержащая 0,45—0,55% Sb, имеющая высокую длительную прочность при 590 °С и хорошую пластичность.